31 marca 2022
Artykuł skupia się przede wszystkim na połączonej mocy metod optycznych (liniowych i nieliniowych) oraz holograficznych używanych do ujawniania zjawisk w nanoskali. Wyniki uzyskane z badań biofotonicznych i oscylacyjnych reakcji chemicznych są podane jako reprezentatywne przykłady, podkreślające zdolność holografii do ujawniania dynamiki w nanoskali.
Jest to pierwszy raz, zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, kiedy technika holograficzna została użyta do monitorowania zdjęć wyścigów u bliźniąt owadów i przejścia twarzy w warunkach nierównowagi. Zaletą tej nieinwazyjnej techniki jest to, że nie powoduje ona żadnych znaczących zakłóceń w systemie. Ma to duże znaczenie na przykład w przypadku badań nierównowagowych.
Optyka nieliniowa i holografia zapewniają wgląd w złożone, zorganizowane struktury, z którymi spotykamy się we wszystkich dyscyplinach naukowych. Są to techniki nieniszczące, które są w stanie badać takie struktury w skali submikronowej. Znajomość optyki falowej i geometrycznej jest niezbędna do przygotowania układu, podczas gdy analiza opiera się na wiedzy z zakresu fizyki, sam eksperyment jest prostszy do wykonania.
Ponieważ prezentowane eksperymenty są wykonywane w niepełnej ciemności, możliwość śledzenia sygnatury wizualnej ma kluczowe znaczenie dla opisywanego badania Na początek należy przeprowadzić pełną charakterystykę próbki za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego, liniowej spektroskopii optycznej i nieliniowej mikroskopii optycznej. Po wyregulowaniu temperatury w pomieszczeniu włącz laser i sprawdź ustawienie elementów optycznych. Następnie idealnie wyrównaj wiązkę lasera z wklęsłym lustrem.
Następnie sprawdź i wyreguluj położenie ekspandera wiązki optycznej. Następnie określ część wiązki, która uderza w próbkę i upewnij się, że tworzy wiązkę odblaskową. Sprawdź, czy reszta wiązki jest zbierana na lustrze sferycznym, które ma być użyte do wygenerowania wiązki odniesienia.
Ponadto detektor jest umieszczony w strefie interferencji dwóch określonych wiązek. Skonfiguruj optyczną kamerę fotograficzną do eksperymentu holograficznego. I kolejny, aby zobaczyć widoczne zmiany w reakcji Briggsa-Rauschera.
Dodatkowo ustaw kamerę termowizyjną o rozdzielczości termicznej 50 milikelwinów i ogniskowej 13 milimetrów. Aby przygotować próbkę do monitorowania reakcji chemicznej, należy umieścić podporę z płaską powierzchnią klejącą na stole optycznym, na którym zostanie umieszczona kuweta lub naczynie. Następnie wlej reagenty do kuwety i wymieszaj z kuwetą o różnych objętościach i stężeniach, upewniając się, że całkowita objętość w kuwecie wynosi 2,5 mililitra.
Następnie umieść go na wsporniku w konfiguracji. Po wyłączeniu świateł zewnętrznych zsynchronizuj kamery, korzystając z wybranego interwału. Następnie naciśnij przyciski nagrywania i wywołaj dynamiczne zmiany w interesującym Cię systemie.
Następnie obserwuj eksperyment holograficzny. Następnie oznajmij koniec procesu i zapisz wyniki. Aby sprawdzić hologram sondy pod kątem odpowiednich ustawień, wybierz jeden hologram i dokonaj rekonstrukcji, klikając przycisk rekonstrukcji.
Następnie zmień ustawienia, aby uzyskać najlepszy obraz, i ponownie dokonaj rekonstrukcji, powtarzając kroki, aż zostaną zdefiniowane najlepsze ustawienia. Aby wykonać rekonstrukcje, należy wybrać wszystkie hologramy i zastosować żądane parametry do numerycznej rekonstrukcji hologramów. Następnie należy przeprowadzić rekonstrukcje za pomocą przycisku rekonstrukcji i interferogramu, wstawiając nazwy plików w polu Rozpocznij od/Zakończ z, a następnie, klikając przycisk, Partia.
Przeprowadź analizę wizualną, szukając widocznych zmian we wzorcu przenikania. I spróbuj dopasować zmiany we wzorcu interferencji do wyników uzyskanych za pomocą pomiarów optycznych i termicznych. Następnie przeprowadź badanie krzyżowe, dokładnie analizując wizualnie obrazy zarówno z kamer optycznych, jak i termowizyjnych z rekonstrukcjami holograficznymi, aby ujawnić dynamikę w skali Nano.
W przypadku reakcji B.R. analiza interferogramów ujawnia zmianę wzoru prążków dokładnie w momencie przejścia fazowego. Wyniki mają szczególne znaczenie, ponieważ optyczna metoda interferometryczna nie powoduje istotnych zakłóceń w układzie, co ma kluczowe znaczenie dla badań nierównowagowych. Dodatkowo wykonano rekonstrukcję holograficzną dla Wings of Butterfly, Azoria Lithonia, naświetlanego światłem laserowym o długości 450, 532 i 980 nanometrów.
Wyniki jednoznacznie pokazują, że oddziaływanie nanostruktur ze światłem, generuje przemieszczenia w skali Nano w obrębie tkanek, które wpływają na wzór interferometryczny. Zaprezentowana technika otwiera możliwość ujawnienia różnych procesów dynamicznej i samoorganizacji dla różnych układów w skali nano i mezo.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Niniejsze badanie przedstawia zastosowanie technik holograficznych do monitorowania procesów fotoindukowanych w bliźniętach owadzie oraz przejść fazowych w warunkach nierównowagowych. Nieinwazyjny charakter tych metod pozwala na minimalne zaburzenie układu, co ma kluczowe znaczenie dla dokładnych badań nad stanami nierównowagowymi.
Obrazowanie holograficzne umożliwia nieinwazyjne monitorowanie w czasie rzeczywistym dynamiki w skali nanometrycznej w naturalnych strukturach fotonicznych, zapewniając kluczowy wgląd w reakcje systemu bez wywoływania zaburzeń. Możliwość ta wspiera wczesne etapy odkryć oraz redukcję ryzyka mechanistycznego poprzez ujawnianie ukrytych zmian strukturalnych i funkcjonalnych istotnych dla badań i rozwoju w sektorze biofarmaceutycznym. Podejście to zwiększa pewność prognostyczną w walidacji celów terapeutycznych i dostarcza informacji niezbędnych do podejmowania decyzji skorygowanych o ryzyko w całym procesie odkrywania leków.
Obrazowanie holograficzne wpisuje się w proces od odkryć naukowych po badania przedkliniczne, zapewniając nieinwazyjny, ilościowy odczyt dynamiki w skali nanometrycznej oraz przejść fazowych.