Verborgen dynamiek van natuurlijke fotonische structuren blootleggen met behulp van holografische beeldvorming

Dit is de eerste keer, voor zover we weten, dat holografische techniek werd gebruikt om foto's te controleren op rassen bij insectentweelingen en gezichtsovergang in niet-evenwichtsomstandigheden. Het voordeel van deze niet-invasieve techniek ligt in het feit dat het geen significante verstoring van het systeem veroorzaakt. Dit is bijvoorbeeld van groot belang voor niet-evenwichtsstudies.

Niet-lineaire optica en holografie geven inzicht in complexe georganiseerde structuren die we in alle wetenschappelijke disciplines tegenkomen. Dit zijn niet-destructieve technieken die in staat zijn om dergelijke structuren op submicronschaal te ondervragen. Kennis van golf- en geometrische optica is nodig om de opstelling voor te bereiden, terwijl de analyse is gebaseerd op de kennis van de natuurkunde, het experiment zelf, het is eenvoudiger uit te voeren.

Aangezien de gepresenteerde experimenten onvolledige duisternis uitvoeren, is de mogelijkheid om visuele handtekening te volgen van cruciaal belang voor de beschreven studie Om te beginnen, voer een volledige monsterkarakterisering uit door scanning elektronenmicroscoop, lineaire optische spectroscopie en niet-lineaire optische microscopie. Nadat u de kamertemperatuur hebt ingesteld, schakelt u de laser in en controleert u de uitlijning van de optische elementen. Lijn vervolgens de laserstraal perfect uit met de concave spiegel.

Controleer en pas daarna de positie van de optische bundelexpander aan. Bepaal vervolgens het bundelgedeelte dat op het monster indruist en zorg ervoor dat het een reflexstraal vormt. Controleer of de rest van de bundel is verzameld op een bolvormige spiegel die moet worden gebruikt om de referentiestraal te genereren.

En ook wordt de detector binnen de interferentiezone van de twee gespecificeerde bundels geplaatst. Stel een optische fotocamera in voor het holografische experiment. En nog een om zichtbare veranderingen in de Briggs-Rauscher-reactie te zien.

Stel daarnaast een thermische camera in met een thermische resolutie van 50 milli Kelvins en een brandpuntsafstand van 13 millimeter. Om het monster voor te bereiden op chemische reactiebewaking, plaatst u ondersteuning met een plat kleefoppervlak op de optische tafel waarop de cuvette of het vat wordt geplaatst. Vul vervolgens de reactanten in de cuvette en meng de cuvette, met verschillende volumes en concentraties, zodat het totale volume in de cuvette 2,5 milliliter is.

Plaats het vervolgens op de ondersteuning in de installatie. Nadat u de externe lichten hebt uitgeschakeld, synchroniseert u de camera's met behulp van een gekozen interval. Druk vervolgens op de opnameknoppen en induceer dynamische veranderingen in het systeem van interesse.

Observeer vervolgens het holografische experiment. Spreek vervolgens het einde van het proces uit en sla de resultaten op. Om het hologram van de sonde te controleren op de juiste instellingen, kiest u één hologram en maakt u een reconstructie door op de knop Reconstrueren te klikken.

Wijzig daarna de instellingen om het beste beeld te krijgen en maak de reconstructie opnieuw, terwijl u de stappen herhaalt totdat de beste instellingen zijn gedefinieerd. Om de reconstructies uit te voeren, kiest u alle hologrammen en past u de gewenste parameters toe voor numerieke reconstructie van hologrammen. Voer vervolgens de reconstructies uit met behulp van de reconstructieknop en het interferogram door de bestandsnamen in te voegen in het veld Begin met / Einde met en vervolgens, door op de knop te klikken, Batch.

Voer een visuele analyse uit door te zoeken naar zichtbare veranderingen in het interferentiepatroon. En probeer de veranderingen in het interferentiepatroon te matchen met resultaten verkregen door optische en thermische metingen. Voer vervolgens een kruisverhoor uit door de beelden van zowel de optische als de thermische camera's grondig te analyseren met de holografische reconstructies om de dynamiek op nanoschaal te onthullen.

In het geval van de B.R.-reactie onthult de analyse van interferogrammen een verandering in het randpatroon op het exacte moment van een faseovergang. De resultaten zijn van bijzonder belang omdat de optische interferometrische methode geen significante verstoring van het systeem veroorzaakt, wat van vitaal belang is voor de niet-evenwichtsstudies. Bovendien werd de holografische reconstructie uitgevoerd voor Wings of Butterfly, Azoria Lithonia, bestraald door laserlicht op 450, 532 en 980 nanometer.

De resultaten laten duidelijk zien dat de interactie van nanostructuren met licht verplaatsing genereert op nanoschaal in de weefsels, die het interferometrische patroon beïnvloeden. Deze gepresenteerde techniek opent de mogelijkheid om verschillende dynamieken en zelfassemblageprocessen voor de verschillende systemen op nano- en mesoschaal te onthullen.