Summary
Het artikel is voornamelijk gericht op de gecombineerde kracht van optische (lineaire en niet-lineaire) en holografische methoden die worden gebruikt om verschijnselen op nanoschaal te onthullen. De resultaten verkregen uit de biofotonische en oscillerende chemische reacties ' studies worden gegeven als representatieve voorbeelden, die het vermogen van holografie benadrukken om dynamiek op nanoschaal te onthullen.
Abstract
In deze methode wordt het potentieel van optica en holografie benut om verborgen details van de dynamische respons van een natuurlijk systeem op nanoschaal te ontdekken. In het eerste deel worden de optische en holografische studies van natuurlijke fotonische structuren gepresenteerd, evenals voorwaarden voor het verschijnen van het fotoforetische effect, namelijk de verplaatsing of vervorming van een nanostructuur als gevolg van een door licht geïnduceerde thermische gradiënt, op nanoschaal. Dit effect wordt onthuld door real-time digitale holografische interferometrie die de vervorming van schalen bewaakt die de vleugels van insecten bedekken, geïnduceerd door temperatuur. Het verband tussen geometrie en nanocorrugatie dat leidt tot het ontstaan van het fotoforetische effect wordt experimenteel aangetoond en bevestigd. In het tweede deel wordt getoond hoe holografie mogelijk kan worden gebruikt om verborgen details in het chemische systeem met niet-lineaire dynamica bloot te leggen, zoals het faseovergangsfenomeen dat optreedt bij complexe oscillerende Briggs-Rauscher (BR) -reactie. Het gepresenteerde potentieel van holografie op nanoschaal zou enorme mogelijkheden kunnen openen voor het beheersen en vormen van het fotoforetische effect en patroonvorming voor verschillende toepassingen, zoals deeltjesvangst en levitatie, inclusief de beweging van onverbrande koolwaterstoffen in de atmosfeer en scheiding van verschillende aerosolen, afbraak van microplastics en fractionering van deeltjes in het algemeen, en beoordeling van temperatuur en thermische geleidbaarheid van brandstofdeeltjes van micronformaat.
Introduction
Om alle unieke verschijnselen in de nanowereld volledig te begrijpen en op te merken, is het cruciaal om technieken te gebruiken die in staat zijn om alle details met betrekking tot structuren en dynamiek op nanoschaal te onthullen. Op deze manier wordt de unieke combinatie van lineaire en niet-lineaire methoden gepresenteerd, gecombineerd met de kracht van holografie om de dynamiek van het systeem op nanoschaal te onthullen.
De beschreven holografische techniek kan worden gezien als de triple rec-methode (rec is de afkorting voor opname), omdat op een gegeven moment het signaal tegelijkertijd wordt opgenomen door een fotocamera, een thermische camera en een interferometer. Lineaire en niet-lineaire optische spectroscopie en holografie zijn bekende technieken, waarvan de fundamentele principes uitgebreid worden beschreven in de literatuur 1,2.
Om een lang verhaal kort te maken, holografische interferometrie maakt het mogelijk om golffronten die op verschillende momenten in de tijd zijn opgenomen te vergelijken om de dynamiek van het systeem te karakteriseren. Het werd eerder gebruikt om trillingsdynamiek 3,4 te meten. De kracht van holografie als de eenvoudigste interferometriemethode is gebaseerd op het vermogen om de kleinste verplaatsing binnen het systeem te detecteren. Ten eerste hebben we holografie gebruikt om het fotoforetische effect5 (d.w.z. de verplaatsing van vervorming van een nanostructuur als gevolg van een door licht geïnduceerde thermische gradiënt) in verschillende biologische structuren te observeren en te onthullen. Voor een getrouwe weergave van de methode werden representatieve monsters geselecteerd uit een aantal geteste biologische specimens6. Vleugels van de koningin van Spanje fritillaire vlinder, Issoria lathonia (Linnaeus, 1758; I. lathonia), werden gebruikt in het kader van deze studie.
Na met succes het optreden van fotoforese op nanoschaal in biologische weefsels te hebben aangetoond, werd een soortgelijk protocol toegepast om het spontane symmetriebreukproces7 te monitoren dat wordt veroorzaakt door een faseovergang in een oscillerende chemische reactie. In dit deel werd de faseovergang bestudeerd van een lage concentratie jodide en jodium (toestand I genoemd) naar een hoge concentratie jodide en jodium met vaste jodiumvorming (gedefinieerd als toestand II) die optreedt in een chemisch niet-lineaire BR-reactie 8,9. Hier rapporteerden we voor het eerst een holografische benadering die het mogelijk maakt om een dergelijke faseovergang en spontane symmetriebrekende dynamiek op nanoschaal te bestuderen die optreedt in gecondenseerde systemen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Voortekening
- Voer een volledige voorkarakterisatie van het monster uit.
- Voer alle experimenten uit op droge monsters die zijn gekocht bij een commerciële bron. Bewaar de monsters in het laboratorium, op een droge en donkere plaats, bij kamertemperatuur.
- Voorafgaand aan holografische metingen voert u een volledige monsterkarakterisering uit door scanning elektronische microscoop (SEM), lineaire optische spectroscopie en niet-lineaire optische microscopie (NOM)10 (figuur 1).
- Naast de optische eigenschappen van monsters gemeten met lineaire technieken, verzamelt u aanvullende informatie met laserstralen met een hogere intensiteit die karakterisering van hun niet-lineaire optische eigenschappen mogelijk maken.
- Gebruik de overeenkomstige niet-lineaire optische gevoeligheid om de niet-lineaire optische respons te kwantificeren en vorm de basis van niet-lineaire optische technieken zoals niet-destructieve multifoton excitatiefluorescentie en tweede harmonische generatie (SHG), die worden gebruikt om verschillende biologische monsters te karakteriseren.
- Voor de niet-lineaire chemische verschijnselen die zich voordoen in de oscillerende BR-reactie, voert u de studie uit van interferometrische monitoring van de in situ faseovergang van toestand I naar toestand II met de volgende concentraties van reactanten: [CH2(COOH)2]0 = 0,0789 mol dm-3, [MnSO4]0 = 0,0075 mol dm-3, [HClO4]0 = 0,03 mol dm-3, [KIO3] 0 = 0,0752 mol dm-3 en [H2O2]0 = 1,269 mol dm-3 (0 na de schijf staat voor de beginconcentratie aan het begin van het proces). Maak het totale volume dat wordt gebruikt voor de BR-reactie gelijk aan 2,5 ml.
OPMERKING: De hier gebruikte concentratiewaarden zijn gelijk aan die in de studie van Pagnacco et al.8, maar met reactievolume gedeeld door 10.
- Bereid het monster voor op het experiment.
- Gebruik vleugels van de koningin van Spanje fritillaire vlinder, I. lathonia, voor dit experiment. Plaats de vleugel op een harde ondergrond en maak een sectie met een snijder met een diameter van 10 mm. Plaats het monster in de monsterdoos, die elke container met een deksel kan zijn.
Figuur 1: Golvende doorsnede van vlindervleugelschaal. De doorsnede werd vastgelegd op een niet-lineaire optische scanningmicroscoop (A,B). Een SEM-observatie (C) van een vleugel van de koningin van Spanje fritillaire vlinder, I. lathonia, werd ook gedaan. Dit cijfer is gewijzigd van14. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
2. Experimentele opstelling
- Holografische opstelling
OPMERKING: De holografische interferometriemetingen werden uitgevoerd met een op maat gemaakte optische opstelling (figuur 2).- Stel de laboratoriumtemperatuur in op 23 °C ± 0,2 °C. Schakel de laser in. Gebruik een laser (details gegeven in de tabel met materialen) met een excitatiegolflengte van 532 nm voor deze holografische waarnemingen.
- Controleer de uitlijning van de optische elementen (figuur 2). Controleer eerst of de installatie is gemaakt volgens het schema in figuur 2.
- Lijn de laserstraal perfect uit met de concave spiegel M. Controleer en pas de positie van de optische bundelexpander (L) aan.
- Bepaal het bundelgedeelte dat op monster S indruist en zorg ervoor dat het een reflexbundel O vormt. Controleer of de rest van de bundel wordt verzameld op een bolvormige spiegel CM, die moet worden gebruikt om de referentiebundel R te genereren. Controleer of de detector C binnen de interferentiezone van de twee gespecificeerde bundels is geplaatst.
OPMERKING: Een cmos-sensor (complementary metal oxide semiconductor) wordt gebruikt als detector. - Stel de camera's in volgens de instructies voor de gebruikte camera. Stel een optische/fotografische camera in voor het holografische experiment zoals weergegeven in figuur 2 (C is de camera; details in de materiaaltabel). Stel een tweede optische/fotocamera in om zichtbare veranderingen in br-reactie te bekijken en een thermische camera met een thermische resolutie van 50 mK en een brandpuntsafstand van 13 mm boven de optische tafel.
OPMERKING: De camera die in het holografische experiment wordt gebruikt, gebruikt geen objectieve lens; het lampje raakt direct op de chip.
- Bereid het monster voor in holografische opstelling.
- Bereid het vleugelmonster voor zoals in stap 1.2.1. Plaats het bereide monster op een ronde metalen steun met een diameter van 15 mm. De steun heeft drie bestaande gaten voor de schroeven waaraan de metalen ring met het monster is bevestigd.
- Bevestig de ring aan de steun. Plaats het bijgevoegde monster in het deel van de monsterhouder op de optische tafel.
- Bereid het monster voor op bewaking van de chemische reactie. Plaats op de optische tafel, op de beoogde plaats, een steun met een plat zelfklevend oppervlak waarop de cuvette / het vat wordt geplaatst.
- Bereid het reagens voor dat wordt gebruikt om de reactie te initialiseren zoals in stap 1.1.5. Vul de reactanten in het cuvet en meng cuvette in de volgende volgorde van volumes en concentraties: 0,7 ml van 0,2817 mol dm-3 CH2(COOH)2; 0,5 ml van 0,0375 mol dm-3 MnSO4; 0,5 ml 0,15 mol dm-3 HClO4; 0,5 ml van 0,376 mol dm-3 KIO3 ; en 0,3 ml van 10,575 mol dm-3 H2O2.
- Zorg ervoor dat het totale volume in de cuvette 2,5 ml is en plaats het op de ondersteuning in de opstelling.
- Stel indien nodig extra instrumenten in. Gebruik voor het bewaken van het fotoforetische effect een extra laser (details in de materiaaltabel) voor lokale verwarming.
Figuur 2: De holografische opstelling. De figuur laat zien hoe de verschillende componenten zijn gerangschikt voor het holografische experiment. Afkortingen: L1 = laser bij 532 nm, L = biconvexe lens, A = diafragma, M = een platte spiegel die wordt gebruikt om de laserstraal af te buigen, CM = concave spiegel, C = CMOS-camera, S = vlindervleugelsectie, R = referentiestraal, O = objectstraal. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
3. Installatie van de gebruikte software
OPMERKING: Zelfgebouwde C++ software op basis van Fresnel benadering11 wordt gebruikt om gegevens van holografische experimenten te analyseren. De software die voor de gepresenteerde studie is ontwikkeld, is te vinden op . 12 De details van software kunnen op dit moment niet worden gepubliceerd; aanvullende informatie zal echter op verzoek worden verstrekt. Fresnel-benadering is uiterst nuttig in digitale holografie omdat het zich richt op verschillende oppervlakken en inzoomt op het gebied van de eerste diffractievolgorde, die volledige informatie over de opgenomen scène bevat.
- Schakel de computer in en voer de software uit.
OPMERKING: De stap voor het uitvoeren van de software is afhankelijk van de software zelf. Er is geen commerciële software voor dit doel.
4. Voer het experiment uit
- Schakel de externe lichten uit. Voer het hele experiment uit in een donkere kamer.
- Synchroniseer de camera's met behulp van een gekozen interval. Start voor dit experiment de holografische camera na 60 s en de twee andere camera's onmiddellijk daarna, met behulp van een software of handmatig.
- Druk op de opnameknoppen en definieer in de software wanneer de opname begint.
- Induceer dynamische veranderingen in het systeem van interesse. De wijze van initiatie is afhankelijk van het type monster; in het geval van fotoforetisch effect, verwarm het monster extern met behulp van de beschikbare lasers: 450 nm, 532 nm, 660 nm, 980 nm. In het geval van de BR-reactie, start de reactie door de chemische reactanten te mengen. Observeer het holografische experiment.
- Stel de fotografische en thermische camera in om het hele experiment te volgen en bepaal het moment van het einde van de holografische opname van de optische en thermische metingen.
- Spreek het einde van het proces uit. Het einde van de opname is voorgeprogrammeerd, afhankelijk van de geschatte duur van het proces. Gebruik voor de BR-reactie stolling als het einde van de reactie. In het geval van het fotoforetische effect is er geen dergelijk specifiek moment. In ieder geval benadrukt deze stap het belang van drievoudige opname.
5. Verwerving van resultaten12
- Sla de resultaten op. Sorteer de bestanden nauwkeurig als functie van de tijd voor het reconstrueren van hologrammen en diepere gegevensanalyse.
OPMERKING: In deze stap worden de gegevens overgebracht van de camera die wordt gebruikt voor holografie naar de computer (harde schijf) in mappen die zijn vernoemd naar de opnamedatums. Gebruik knoppen voor kopiëren/plakken en hernoemen. - Controleer het hologram van de sonde voor de juiste instellingen. Op deze manier worden de beste instellingen geselecteerd op het eerste hologram door ernaar te kijken en vervolgens gebruikt voor de reconstructie van alle hologrammen.
- Kies een hologram door op een van hen te klikken in de map die u eerder hebt gemaakt (stap 5.1) en maak een reconstructie door op de knop Reconstrueren te klikken.
- Wijzig de instellingen om het beste beeld te krijgen en maak de reconstructie opnieuw. Opties voor het aanpassen van parameters zoals bemonstering, offset en Fresnel-afstand verschijnen op het scherm (softwaremenu). Herhaal deze stappen totdat de beste instellingen zijn gedefinieerd.
- Voer de reconstructies uit. Kies alle hologrammen door op de knop Bestand openen te klikken en alle bestanden te kiezen. Pas de gewenste parameters toe voor numerieke reconstructie van hologrammen; ze blijven ongewijzigd na stap 5.2.1, dus voer deze keer geen actie uit.
- Voer de reconstructies uit met behulp van de knop Reconstrueren en de interferogrammen door de bestandsnamen in te voegen in het veld begin met / einde met en vervolgens door op de knop Batch te klikken. De interferogrammen verschijnen in de eerder gemaakte map (in stap 5.1).
OPMERKING: Na het opnemen van een reeks hologrammen in de tijd, vertegenwoordigt het eerste hologram een onverstoorbare toestand, terwijl de werking van een externe kracht volgende hologrammen veroorzaakt. Het is noodzakelijk om de hologrammen te reconstrueren met behulp van verschoven Fresneltransformatie13. - Verkrijg de interferogrammen door aftrekking (in termen van complexe getallen) van een bepaald hologram in de tijd met het eerste verkregen hologram.
OPMERKING: Dit protocol maakt het mogelijk om het effect van de kracht op het object te observeren. De verandering in het interferentiepatroon als functie van de tijd is een gevolg van vervorming of verplaatsing die tijdens de meting binnen het systeem optreedt. Deze veranderingen worden gebruikt om de dynamiek van het systeem op nanoschaal te monitoren.
6. Analyses van de resultaten
- Voer een visuele analyse uit als de eerste kwaliteitscontrolestap van het proces. Zoek in deze stap naar zichtbare veranderingen in het interferentiepatroon en probeer de veranderingen in het interferentiepatroon te matchen met resultaten die zijn verkregen door optische en thermische metingen.
- Voer een kruisverhoor uit van alle opnames. Analyseer in deze tweede fase van de analyse grondig de beelden visueel van zowel de optische als de thermische camera's met de holografische reconstructies om dynamiek op nanoschaal te onthullen. Op deze manier wordt het reactiemoment tegelijkertijd gezien in holografische, thermische en fotografische beelden.
- Maak een grafische weergave van resultaten op basis van numerieke / software-analyse en presenteer ze in de vorm van grafieken (1D, 2D of 3D), grafieken, histogrammen enz. Trek na een volledige analyse van de resultaten conclusies en anticipeer op verder onderzoek op basis hiervan.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Een fotoforisch effect werd geïnduceerd en gemonitord in een eerste experiment op de vleugel van een Morpho menelausvlinder 5. Het effect werd geïnitieerd door de werking van LED-lasers van verschillende golflengten (450 nm, 532 nm, 660 nm en 980 nm). Hier werden de vleugels van een I. lathonia vlinder14 gebruikt. Na de opnameprocedure werd het hologrambeeld gereconstrueerd.
Figuur 3: Holografische reconstructies van I. lathonia vleugels. De reconstructie werd uitgevoerd bij 450 nm initiatie (A), 532 nm initiatie (B) en 980 nm initiatie (C). De beelden laten een duidelijk verschil zien in de visuele zin, waarbij afhankelijk van de golflengte het gekleurde gebied in verschillende groottes verschijnt. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
De in figuur 3A-C waargenomen randen zijn het gevolg van de interferentie. Deze figuur laat duidelijk zien dat veranderingen alleen optreden tijdens de bestraling van het monster met een tweede laser (geplaatst om het monster te raken met een straal die de straal van de primaire laser niet verstoort; op enig moment tijdens de opname in werking gesteld), en bevestigt dat holografische interferometrie kan worden gebruikt om de vervorming of verplaatsing van de biologische weefsels te controleren.
Figuur 3A-C laat zien hoe verschillende golflengten tussen 450 nm (figuur 3A), 532 nm (figuur 3B) en 980 nm (figuur 3C) het interferometrische patroon beïnvloeden door verschillende morfologische verplaatsingen in de weefsels te veroorzaken.
In het tweede experiment met betrekking tot de oscillerende BR-reactie begon deze reactie onmiddellijk na de toevoeging van waterstofperoxide, waarbij een grote hoeveelheid zuurstof werd geproduceerd (figuur 4A). Aangezien de overgang van toestand I naar toestand II (figuur 4) in wezen onherleidbaar is voor een individuele kinetische run8, is het overgangsmoment zeer moeilijk te volgen. Daarom zijn de gepresenteerde resultaten het gevolg van een groot aantal pogingen. Bij de analyse van interferogrammen werd een verandering in het randpatroon opgemerkt op het exacte moment waarop de reactie optrad (d.w.z. wanneer de overgang van toestand I naar toestand II optrad). Figuur 4E toont een moment voordat de reactie plaatsvond (links) en het exacte moment (rechts). De golflengte die hier wordt gebruikt is 573 nm. Bij het berekenen van de verplaatsingsgegevens uit het amplitudebeeld werd de methode van directe randtelling gebruikt. Eén franje komt overeen met een verplaatsing van de helft van de golflengte (d.w.z. 286,5 nm). Als de verplaatsingsgegevens uit de fase worden berekend, is de volgende relatie van toepassing: Δl/λ = ΔΦ/2π.
Figuur 4: De overgang van toestand I naar toestand II in Briggs-Rauscher (BR) reactie. De verschillende opnames voor de overgang van toestand I naar toestand II in Briggs-Rauscher (BR) reactie. (A) Het begin van de BR-reactie met bellen komt overeen met de vorming van zuurstof en koolstofdioxide. (B) De reactiekoers van staat I tot en met II. (C) Het einde van de overgang van staat I naar staat II. (D) Cuvette in opstelling. (E) Interferogram van het moment voor de reactie (links) en het moment van reactie (rechts). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Niet-lineaire chemische verschijnselen zijn al meer dan 100 jaar bekend15, maar desondanks zijn er nog steeds twijfels over hun volledige mechanisme en dynamiek16,17. De verkregen resultaten openen nieuwe mogelijkheden voor het onderzoeken en monitoren van dergelijke complexe chemische verschijnselen in situ door middel van een holografische techniek.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
In de gepresenteerde biofotonische studie wordt aangetoond dat een nieuwe holografische methode kan worden gebruikt om minimale morfologische verplaatsing of vervorming veroorzaakt door thermische straling op laag niveau te detecteren.
De meest kritische stap in holografische meting met biologische monsters is de voorbereidingsstap. De voorbereiding van het monster (snijden/lijmen om overeen te komen met de grootte van de houder) hangt af van de mechanische eigenschappen van het monster en het is niet mogelijk om een standaardprotocol voor deze stap te hebben.
Met betrekking tot de BR-studie is het van vitaal belang om een transparant reactievat en een relatief duidelijk optisch pad te hebben, omdat elk obstakel tijdens een chemische reactie of fysieke transformatie (zoals het vrijkomen van zuurstof, onzuiverheid) het interferentiepatroon en dus de geregistreerde resultaten zal beïnvloeden.
Over het algemeen is de belangrijkste beperking van de beschreven methode de steekproefomvang die kan worden bestudeerd. Het monster moet een passende afmeting hebben om in de optische opstelling te worden ingebracht.
Hier laten we zien dat holografische interferometrie (HI) moet worden beschouwd als een essentieel aanvullend hulpmiddel voor de karakterisering van monsters. Een klassiek optisch/IR-beeld legt bijvoorbeeld alleen informatie vast over de intensiteit, terwijl de informatie over de fase volledig verloren gaat18. Holografische interferometrie biedt alle informatie over de intensiteit en fase en kan bovendien worden gebruikt om hun veranderingen in realtime te volgen.
Het belang van het gebruik van deze methode in de wetenschap van gecondenseerde materie is om in situ de kleinste veranderingen in de systeemdynamiek te onthullen. De BR-reactie kan bijvoorbeeld de eerste oorzaak van het symmetrie-brekende proces onthullen. Is het symmetrie-brekende proces vooraf bepaald door fysieke beperkingen verbonden met niet-lineaire dynamica, of is het proces echt willekeurig? Aan de andere kant, op een andere manier, kunnen de kleine verschillen in BR oscillerende periodeduur een significante afwijking in het overgangsbeeld veroorzaken?
De gepresenteerde resultaten zijn de eerste stap die zal leiden tot een dieper begrip van dynamica op nanoschaal. Aangezien het potentieel van holografie in gecondenseerd wetenschappelijk onderzoek nog steeds niet volledig is erkend, is het doel van dit artikel om de kracht van holografie voor toekomstig materiaalwetenschappelijk onderzoek en toepassingen te benadrukken; bijvoorbeeld deeltjesvangst en levitatie, zoals verplaatsing van onverbrande koolwaterstoffen in de atmosfeer of scheiding van verschillende aerosolen19, afbraak van microplastics in water en fractionering van deeltjes in het algemeen20, en karakterisering van temperatuur- en thermische geleidbaarheidseigenschappen van brandstofdeeltjes van microngrootte21.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs verklaren geen belangenverstrengeling.
Acknowledgments
M. S. P., D. G., D. V. en B. K. erkennen de steun voor de biologische en bio-geïnspireerde structuren voor multispectrale surveillance, gefinancierd door NATO SPS (NATO Science for Peace and Security) 2019-2022. B. K., D. V., B. B., D. G. en M. S. P. erkennen de financiering die wordt verstrekt door het Instituut voor Natuurkunde Belgrado, via de institutionele financiering door het Ministerie van Onderwijs, Wetenschap en Technologische Ontwikkeling van het Servische Vasteland. Daarnaast erkent B.K. de steun van F R S - FNRS. M. P. erkent de steun van het ministerie van Onderwijs, Wetenschap en Technologische Ontwikkeling van de Republiek Servië, contractnummer 451-03-9/2021-14/200026. S.R.M. werd als postdoctoraal onderzoeker ondersteund door een BEWARE Fellowship van het Waals Gewest (Convention n°2110034). T. V. erkent de financiële steun van de Herculesstichting. D.V., M.S.P., D.G., M.P., B.B. en B.K. erkennen de steun van het Office of Naval Research Global via de Research Grant N62902-22-1-2024. Deze studie werd uitgevoerd in gedeeltelijke vervulling van de vereisten voor de PhD-graad van Marina Simović Pavlović aan de Universiteit van Belgrado, Faculteit Werktuigbouwkunde.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Active Vibration Isolation, Four Optical Table Supports | Thorlabs | PTR502 | High Load Capacity: 2,500 kg, Height 600 mm |
| Cuvette | Standard glass cuvette | ||
| Holographic camera (optical camera for holography) | Cannon | EOS 50D | Sensor Size 22.3 x 14.9 mm; Pixel pitch 4.69 µm; Max. resolution 4752 x 3168; JPEG file format |
| Hydrogen peroxide, H2O2 | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
| Laser | Laser Quantum | Torus 532 laser | Wavelength 532 nm; Power 390 mW; Coherence length 10 m |
| LED lasers | |||
| Malonic acid, C3H4O4 | Acr s Organics (Geel, Belgium) |
||
| Manganese sulphate, MnSO4 | Fluka (Buchs, Switzerlend) | ||
| Nonlinear optical microscope | IPB | ||
| Optical accessories | Thorlab | ||
| Optical spectroscope | |||
| Optical table | Thorlabs | TOP450II PTR52509 | dimensions 2000*1250*310 mm |
| Perchloric acid, HClO4 | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
| Potassium iodate, KIO3 | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
| Software | Home-build software made by one of the authors: Dusan Grujic. This software was conducted in partial fulfillment of the requirements for the PhD deegree of D.G. | ||
| Thermal camera | Flir | A65 | 640x512 pixel; Thermal resolution 50 mK |
| Video camera | Nikon | 1v3 | 18.4 Mpixel; 60 fps |
References
- Pietrzyk, D. J., Frank, C. W.
- Ostrovsky, Y. I., Shchepinov, V. P., Yakovlev, V. V. Holographic Interferometry in Experimental Mechanics. 60, Springer. (2013).
- Pedrini, G., Osten, W., Gusev, M. E. High-speed digital holographic interferometry for vibration measurement. Applied Optics. 45 (15), 3456-3462 (2006).
- Pantelić, D. V., Grujić, D. Ž, Vasiljević, D. M. S. ingle-beam dual-view digital holographic interferometry for biomechanical strain measurements of biological objects. Journal of Biomedical Optics. 19 (12), 127005 (2014).
- Grujić, D., et al. Infrared camera on butterfly's wing. Optics Express. 26 (11), 14143-14158 (2018).
- Mouchet, S. R., Deparis, O. Natural Photonics and Bioinspiration. , Artech House. (2021).
- Pagnacco, M. C., et al. Spontaneous symmetry breaking: the case of crazy clock and beyond. Symmetry. 14, 413 (2022).
- Pagnacco, M. C., Maksimovic, J. P., Potkonjak, N. I., Božić, B. Đ, Horvath, A. K. Transition from low to high iodide and iodine concentration states in the Briggs-Rauscher reaction: evidence on crazy clock behavior. The Journal of Physical Chemistry A. 122 (2), 482-491 (2018).
- Pagnacco, M. C., Maksimović, J. P., Janković, B. Ž Analysis of transition from low to high iodide and iodine state in the Briggs-Rauscher oscillatory reaction containing malonic acid using Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami (KJMA) theory. Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysts. 123 (1), 61-80 (2018).
- Mouchet, S. R., et al. Unveiling the non-linear optical response of Trichtenotoma childreni longhorn bestle. Journal of Biophotonics. 12 (9), 201800470 (2019).
- Shimobaba, T., et al. Computational wave optics library for C++: CWO++ library. Computer Physics Communications. 183 (5), 1124-1138 (2012).
- Grujic, D. Application of digital holography for detection of infrared radiation on biophotonic structures. , Faculty of Physics, University of Belgrade. Ph. D. Thesis (2022).
- Muffoletto, R. P., Tyler, J. M., Tohline, J. E. Shifted Fresnel diffraction for computational holography. Optical Express. 15 (9), 5631-5640 (2007).
- Pavlović, D., et al. Naturally safe: Cellular noise for document security. Journal of Biophotonics. 12 (12), 201900218 (2019).
- Bray, W. C. A periodic reaction inhomogeneous solution and its relation to catalysis. Journal of the American Chemical Society. 43 (6), 1262-1267 (1921).
- Nicolis, G.
- Prigogine, I., Hiebert, E. N. From being to becoming: Time and complexity in the physical sciences. Physics Today. 35 (1), 69 (1982).
- Nikolova, L., Ramanujam, P. S. Polarization Holography. , Cambridge University Press. (2009).
- Haisch, C., Kykal, C., Niessner, R. Photophoretic velocimetry for the characterization of aerosols. Analytical Chemistry. 80 (5), 1546-1551 (2008).
- Kononenko, V. L., et al. Feasibility studies on photophoretic effects in field-flow fractionation of particles. Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies. 20 (16-17), 2907-2929 (1997).
- Zhang, X., Bar-Ziv, E. A novel approach to determine thermal conductivity of micron-sized fuel particles. Combustion Science and Technology. 130 (1-6), 79-95 (1997).
