Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Chemistry

Avslöja dold dynamik i naturliga fotoniska strukturer med holografisk avbildning

Published: March 31, 2022 doi: 10.3791/63676

Summary

Artikeln är främst inriktad på den kombinerade kraften hos optiska (linjära och olinjära) och holografiska metoder som används för att avslöja fenomen på nanoskalan. Resultaten från de biofotoniska och oscillerande kemiska reaktionernas studier ges som representativa exempel, vilket belyser holografins förmåga att avslöja dynamik i nanoskala.

Abstract

I denna metod utnyttjas optikens och holografins potential att avslöja dolda detaljer om ett naturligt systems dynamiska respons på nanoskalan. I den första delen presenteras de optiska och holografiska studierna av naturliga fotoniska strukturer samt förutsättningar för utseendet av den fotophoretiska effekten, nämligen förskjutningen eller deformationen av en nanostruktur på grund av en ljusinducerad termisk gradient, på nanoskalan. Denna effekt avslöjas av digital holografisk interferometri i realtid som övervakar deformationen av skalor som täcker vingarna av insekter inducerade av temperatur. Kopplingen mellan geometri och nanokorrugering som leder till uppkomsten av den fotophoretiska effekten demonstreras och bekräftas experimentellt. I den andra delen visas hur holografi potentiellt kan användas för att avslöja dolda detaljer i det kemiska systemet med olinjär dynamik, såsom fasövergångsfenomenet som uppstår vid komplex oscillerande Briggs-Rauscher (BR) reaktion. Den presenterade potentialen för holografi på nanoskalan kan öppna enorma möjligheter för att kontrollera och forma den fotophoretiska effekten och mönsterbildningen för olika tillämpningar såsom partikelfångning och levitation, inklusive rörelse av oförbrända kolväten i atmosfären och separation av olika aerosoler, sönderdelning av mikroplaster och fraktionering av partiklar i allmänhet och bedömning av temperatur och värmeledningsförmåga hos bränslepartiklar i mikronstorlek.

Introduction

För att fullt ut förstå och märka alla unika fenomen i nanovärlden är det viktigt att använda tekniker som kan avslöja alla detaljer om strukturer och dynamik på nanoskalan. På detta konto presenteras den unika kombinationen av linjära och olinjära metoder, i kombination med holografins kraft för att avslöja systemets dynamik på nanoskalan.

Den beskrivna holografiska tekniken kan ses som trippelrek-metoden (rec är förkortningen för inspelning), eftersom signalen vid en given tidpunkt samtidigt spelas in av en fotografisk kamera, en värmekamera och en interferometer. Linjär och olinjär optisk spektroskopi och holografi är välkända tekniker, vars grundläggande principer beskrivs utförligt i litteraturen 1,2.

För att göra en lång historia kort tillåter holografisk interferometri jämförelse av vågfronter inspelade vid olika tidpunkter för att karakterisera systemets dynamik. Det användes tidigare för att mäta vibrationsdynamik 3,4. Holografins kraft som den enklaste interferometrimetoden är baserad på dess förmåga att detektera den minsta förskjutningen inom systemet. Först utnyttjade vi holografi för att observera och avslöja den fotophoretiska effekten5 (dvs förskjutningen av deformation av en nanostruktur på grund av en ljusinducerad termisk gradient), i olika biologiska strukturer. För en riktig presentation av metoden valdes representativa prover ut från ett antal testade biologiska prover6. Vingar av drottningen av Spanien fritillär fjäril, Issoria lathonia (Linné, 1758; I. lathonia), användes inom ramen för denna studie.

Efter att framgångsrikt ha visat förekomsten av fotofores på nanoskalan i biologiska vävnader tillämpades ett liknande protokoll för att övervaka den spontana symmetribrytningsprocessen7 orsakad av en fasövergång i en oscillerande kemisk reaktion. I denna del studerades fasövergången från en låg koncentration av jodid och jod (kallat tillstånd I) till en hög koncentration av jodid och jod med fast jodbildning (definierad som tillstånd II) som sker i en kemiskt olinjär BR-reaktion 8,9. Här rapporterade vi för första gången ett holografiskt tillvägagångssätt som gör det möjligt att studera en sådan fasövergång och spontan symmetribrytande dynamik på nanoskalan som förekommer i kondenserade system.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Prekarakterisering

  1. Utför en fullständig prekarakterisering av provet.
    1. Utför alla experiment på torra exemplar som köpts från en kommersiell källa. Förvara proverna i laboratoriet, på en torr och mörk plats, vid rumstemperatur.
    2. Före holografiska mätningar, utför en fullständig provkarakterisering genom skanning av elektroniskt mikroskop (SEM), linjär optisk spektroskopi och olinjär optisk mikroskopi (NOM)10 (Figur 1).
    3. Förutom de optiska egenskaperna hos prover som mäts med linjära tekniker, samla in kompletterande information med laserstrålar med högre intensitet som möjliggör karakterisering av deras olinjära optiska egenskaper.
    4. Använd motsvarande olinjära optiska känsligheter för att kvantifiera det olinjära optiska svaret och ligga till grund för olinjära optiska tekniker såsom icke-förstörande multifoton excitationsfluorescens och andra harmoniska generationen (SHG), som används för att karakterisera olika biologiska prover.
    5. För de icke-linjära kemiska fenomen som förekommer i den oscillerande BR-reaktionen, utför studien av interferometrisk övervakning av in situ-fasövergången från tillstånd I till tillstånd II med följande koncentrationer av reaktanter: [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 och [H2O2]0 = 1,269 mol dm-3 (0 efter att fästet står för den initiala koncentrationen i början av processen). Gör den totala volymen som används för BR-reaktionen lika med 2,5 ml.
      OBS: Koncentrationsvärdena som används här är lika med de i studien av Pagnacco et al.8, men med reaktionsvolymen dividerad med 10.
  2. Förbered provet för experimentet.
    1. Använd vingar av drottningen av Spanien fritillär fjäril, I. lathonia, för detta experiment. Placera vingen på en hård yta och gör en sektion med en skärare med en diameter på 10 mm. Placera provet i provlådan, som kan vara vilken behållare som helst med lock.

Figure 1
Figur 1: Vågigt tvärsnitt av fjärilsvingskalan. Tvärsnittet registrerades på ett olinjärt optiskt skanningsmikroskop (A,B). En SEM-observation (C) av en vinge av drottningen av Spaniens fritillära fjäril, I. lathonia, gjordes också. Denna siffra har ändrats från14. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

2. Experimentell installation

  1. Holografisk inställning
    OBS: De holografiska interferometrimätningarna utfördes med en skräddarsydd optisk inställning (figur 2).
    1. Justera laboratorietemperaturen till 23 °C ± 0,2 °C. Slå på lasern. Använd en laser (detaljer som anges i materialtabellen) med en excitationsvåglängd på 532 nm för dessa holografiska observationer.
    2. Kontrollera inriktningen av de optiska elementen (figur 2). Kontrollera först att installationen görs enligt schemat i figur 2.
    3. Rikta in laserstrålen perfekt med den konkava spegeln M. Kontrollera och justera positionen för den optiska strålexpanderaren (L).
    4. Bestäm den stråldel som påverkar prov S och se till att den bildar en reflexstråle O. Kontrollera om resten av strålen samlas upp på en sfärisk spegel CM, som ska användas för att generera referensstrålen R. Kontrollera om detektorn C är placerad inom störningszonen för de två angivna strålarna.
      OBS: En kompletterande metalloxidhalvledarsensor (CMOS) används som detektor.
    5. Ställ in kamerorna enligt instruktionerna för den kamera som används. Ställ in en optisk/fotografisk kamera för det holografiska experimentet enligt figur 2 (C är kameran; detaljer som anges i materialförteckningen). Ställ in en andra optisk/fotografisk kamera för att se synliga förändringar i BR-reaktionen och en värmekamera med en termisk upplösning på 50 mK och en brännvidd på 13 mm ovanför det optiska bordet.
      OBS: Kameran som används i det holografiska experimentet använder inte en objektiv lins; ljuset påverkar direkt chipet.
  2. Förbered exemplet till holografisk konfiguration.
    1. Förbered vingprovet enligt steg 1.2.1. Placera det beredda provet på ett runt metallstöd med en diameter av 15 mm. Stödet har tre befintliga hål för skruvarna till vilka metallringen som håller provet är fäst.
    2. Fäst ringen på stödet. Placera det bifogade provet i den del av provfästet som finns på det optiska bordet.
    3. Förbered provet för övervakning av kemisk reaktion. På det optiska bordet, på avsedd plats, placera ett stöd med en plan självhäftande yta på vilken kyvetten / kärlet kommer att placeras.
    4. Bered reagenset som används för att initiera reaktionen enligt steg 1.1.5. Fyll reaktanterna i kyvetten och blanda i kyvett i följande volym- och koncentrationsordning: 0,7 ml 0,2817 mol dm-3 CH2(COOH)2; 0,5 ml 0,0375 mol dm-3 MnSO4; 0,5 ml 0,15 mol dm-3 HClO4; 0,5 ml 0,376 mol dm-3 KIO3 ; och 0,3 ml 10,575 mol dm-3H2O2.
    5. Se till att den totala volymen i kyvetten är 2,5 ml och placera den på stödet i installationen.
    6. Ställ in ytterligare instrument om det behövs. För att övervaka den fotophoretiska effekten, använd en extra laser (detaljer som anges i materialtabellen) för lokal uppvärmning.

Figure 2
Bild 2: Den holografiska inställningen. Figuren visar hur de olika komponenterna är ordnade för det holografiska experimentet. Förkortningar: L1 = laser vid 532 nm, L = bikonvex lins, A = bländare, M = en platt spegel som används för att avleda laserstrålen, CM = konkav spegel, C = CMOS-kamera, S = fjärilsvingsektion, R = referensstråle, O = objektstråle. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

3. Installation av den använda programvaran

OBS: Hembyggd C ++ -programvara baserad på Fresnel approximation11 används för att analysera data från holografiska experiment. Programvaran som utvecklats för den presenterade studien finns på . 12 Uppgifterna om programvaran kan inte offentliggöras för närvarande. Ytterligare information kommer dock att tillhandahållas på begäran. Fresnel-approximation är extremt användbar i digital holografi eftersom den fokuserar på olika ytor och zoomar in på området för den första diffraktionsordningen, som innehåller fullständig information om den inspelade scenen.

  1. Slå på datorn och kör programvaran.
    Steget för att köra programvaran beror på själva programvaran. Det finns ingen kommersiell programvara för detta ändamål.

4. Utför experimentet

  1. Stäng av de externa lamporna. Utför hela experimentet i ett mörkt rum.
  2. Synkronisera kamerorna med ett valt intervall. För det här experimentet startar du den holografiska kameran efter 60 s och de två andra kamerorna direkt efter den, antingen med hjälp av en programvara eller manuellt.
  3. Tryck på inspelningsknapparna och definiera i programvaran när inspelningen startar.
  4. Inducera dynamiska förändringar i systemet av intresse. Initieringsmetoden beror på typen av prov; Vid fotoforetisk effekt, värm provet externt med hjälp av tillgängliga lasrar: 450 nm, 532 nm, 660 nm, 980 nm. När det gäller BR-reaktionen, starta reaktionen genom att blanda de kemiska reaktanterna. Observera det holografiska experimentet.
  5. Ställ in den fotografiska och termiska kameran så att den följer hela experimentet och bestäm ögonblicket för slutet av den holografiska inspelningen från de optiska och termiska mätningarna.
  6. Uttala slutet av processen. Slutet på inspelningen är förprogrammerat, beroende på processens beräknade varaktighet. För BR-reaktionen, använd stelning som slutet på reaktionen. När det gäller den fotophoretiska effekten finns det inget sådant specifikt ögonblick. I vilket fall som helst betonar detta steg vikten av trippelinspelning.

5. Förvärv av resultat12

  1. Spara resultaten. Sortera filerna exakt som en funktion av tiden för rekonstruktion av hologram och djupare dataanalys.
    I det här steget överförs data från kameran som används för holografi till datorn (hårddisken) i mappar som namnges efter fotograferingsdatumen. Använd knapparna kopiera /klistra in och byt namn.
  2. Kontrollera avsökningshologrammet för lämpliga inställningar. På detta sätt väljs de bästa inställningarna på det första hologrammet genom att titta på det och används sedan för rekonstruktion av alla hologram.
    1. Välj ett hologram genom att klicka på ett av dem från mappen du tidigare gjort (steg 5.1) och gör en rekonstruktion genom att klicka på knappen Rekonstruera .
    2. Ändra inställningarna för att uppnå bästa bild och gör rekonstruktionen igen. Alternativ för att justera parametrar som sampling, offset och Fresnel-avstånd visas på skärmen (programvarumenyn). Upprepa dessa steg tills de bästa inställningarna har definierats.
    3. Utför rekonstruktionerna. Välj alla hologram genom att klicka på knappen Öppna fil och välja alla filer. Applicera önskade parametrar för numerisk rekonstruktion av hologram; de förblir oförändrade efter steg 5.2.1, så utför ingen åtgärd den här gången.
    4. Utför rekonstruktionerna med knappen Rekonstruera och interferogrammen genom att infoga filnamnen i fältet börja med/sluta med och sedan klicka på knappen Batch. Interferogrammen visas i den tidigare gjorda mappen (i steg 5.1).
      OBS: Efter inspelning av en serie hologram i tid representerar det första hologrammet ett ostört tillstånd, medan verkan av en yttre kraft orsakar efterföljande hologram. Det är nödvändigt att rekonstruera hologrammen med hjälp av förskjuten Fresnel-transform13.
    5. Erhålla interferogrammen genom subtraktion (i termer av komplexa tal) av ett visst hologram i tid med det första erhållna hologrammet.
      OBS: Detta protokoll gör det möjligt att observera effekten av kraften på objektet. Förändringen i interferensmönstret som en funktion av tiden är en följd av deformation eller förskjutning som sker inom systemet under mätningen. Dessa förändringar används för att övervaka systemets dynamik på nanoskalan.

6. Analyser av resultaten

  1. Utför en visuell analys som det första kvalitetskontrollsteget i processen. I det här steget letar du efter synliga förändringar i interferensmönstret och försöker matcha förändringarna i interferensmönstret med resultat som erhållits genom optiska och termiska mätningar.
  2. Utför en korsförhör av alla inspelningar. I denna andra fas av analysen analyserar du bilderna visuellt från både de optiska och termiska kamerorna med de holografiska rekonstruktionerna för att avslöja dynamiken på nanoskalan. På detta sätt ses reaktionsmomentet samtidigt i holografiska, termiska och fotografiska bilder.
  3. Gör en grafisk representation av resultat baserat på numerisk / mjukvaruanalys och presentera dem i form av grafer (1D, 2D eller 3D), diagram, histogram etc. Efter en fullständig analys av resultaten, dra slutsatser och förutse ytterligare forskning baserat på detta.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

En fotophoretisk effekt inducerades och övervakades i ett första experiment på vingen av en Morpho menelaus fjäril5. Effekten initierades genom verkan av LED-lasrar med olika våglängder (450 nm, 532 nm, 660 nm och 980 nm). Här användes vingarna från en I. lathonia fjäril14 . Efter inspelningsproceduren rekonstruerades hologrambilden.

Figure 3
Figur 3: I. lathonia wings holografiska rekonstruktioner. Rekonstruktionen gjordes vid 450 nm initiering (A), 532 nm initiering (B) och 980 nm initiering (C). Bilderna visar en uppenbar skillnad i visuell mening, där beroende på våglängden visas det färgade området i olika storlekar. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

De fransar som observerats i figur 3A-C är konsekvensen av interferensen. Denna figur visar tydligt att förändringar endast inträffar under bestrålningen av provet med en andra laser (placerad för att träffa provet med en stråle som inte stör strålen från den primära lasern; tas i drift när som helst under inspelningen) och bekräftar att holografisk interferometri kan användas för att övervaka deformationen eller förskjutningen av de biologiska vävnaderna.

Figur 3A-C visar hur olika våglängder mellan 450 nm (figur 3A), 532 nm (figur 3B) och 980 nm (figur 3C) påverkar det interferometriska mönstret genom att orsaka olika morfologiska förskjutningar i vävnaderna.

I det andra experimentet angående den oscillerande BR-reaktionen startade denna reaktion omedelbart efter tillsatsen av väteperoxid och producerade en stor mängd syre (Figur 4A). Eftersom övergången från tillstånd I till tillstånd II (figur 4) i huvudsak är irreproducerbar för en enskild kinetisk körning8, är övergångsögonblicket mycket svårt att övervaka. Därför är de presenterade resultaten konsekvensen av ett stort antal försök. Vid analysen av interferogram märktes en förändring i fransmönstret vid det exakta ögonblicket då reaktionen inträffade (dvs när övergången från tillstånd I till tillstånd II inträffade). Figur 4E visar ett ögonblick innan reaktionen inträffade (vänster) och det exakta ögonblicket (höger). Våglängden som används här är 573 nm. Vid beräkning av förskjutningsdata från amplitudbilden användes metoden för direkt fransräkning. En frans motsvarar en förskjutning av halva våglängden (dvs 286, 5 nm). Om förskjutningsdata beräknas från fasen gäller följande förhållande: Δl/λ = ΔΦ/2π.

Figure 4
Figur 4: Övergången från tillstånd I till tillstånd II i Briggs-Rauscher (BR) reaktion. De olika inspelningarna för övergången från tillstånd I till tillstånd II i Briggs-Rauscher (BR) reaktion. (A) Början av BR-reaktionen med bubblor motsvarar syre- och koldioxidbildning. (B) Reaktionsförloppet i tillstånd I till stat II. (C) Slutet på övergången från stat I till stat II. (D) Kyvett under installation. (E) Interferogram för ögonblicket före reaktion (vänster) och reaktionsögonblicket (höger). Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Icke-linjära kemiska fenomen har varit kända i mer än 100 år15, men trots detta finns det fortfarande tvivel om deras fulla mekanism och dynamik16,17. De erhållna resultaten öppnar nya möjligheter för undersökning och övervakning av sådana komplexa kemiska fenomen in situ med hjälp av en holografisk teknik.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I den presenterade biofotoniska studien visas att en ny holografisk metod kan användas för att detektera minimal morfologisk förskjutning eller deformation orsakad av låg termisk strålning.

Det mest kritiska steget i holografisk mätning med biologiska prover är beredningssteget. Beredningen av provet (skärning/limning för att matcha hållarens storlek) beror på provets mekaniska egenskaper, och det är inte möjligt att ha ett standardprotokoll för detta steg.

När det gäller BR-studien är det viktigt att ha ett transparent reaktionskärl och relativt tydlig optisk väg, eftersom varje hinder under en kemisk reaktion eller fysisk transformation (som frisättning av syre, föroreningar) kommer att påverka interferensmönstret och därför registrerade resultat.

I allmänhet är den viktigaste begränsningen av den beskrivna metoden den provstorlek som kan studeras. Provexemplaret skall ha en lämplig dimension som skall föras in i den optiska inställningen.
Här visar vi att holografisk interferometri (HI) bör betraktas som ett väsentligt kompletterande verktyg för karakterisering av prover. Till exempel fångar en klassisk optisk / IR-bild endast information om intensiteten, medan informationen om fasen är helt förlorad18. Holografisk interferometri ger all information om intensitet och fas, och kan dessutom användas för att övervaka deras förändringar i realtid.

Vikten av att utnyttja denna metod inom kondenserade materiens vetenskap är att på plats avslöja de minsta förändringarna i systemdynamiken. Till exempel kan BR-reaktionen avslöja den första orsaken till symmetribrytningsprocessen. Är symmetribrytande processen förutbestämd av fysiska begränsningar kopplade till olinjär dynamik, eller är processen verkligen slumpmässig? Å andra sidan, på ett annat sätt, kan de mindre skillnaderna i BR-oscillerande periodvaraktighet orsaka en signifikant avvikelse i övergångsutseendet?

De presenterade resultaten är det första steget som kommer att leda till en djupare förståelse för dynamik på nanoskalan. Eftersom holografins potential i kondenserad vetenskapsforskning fortfarande inte har erkänts fullt ut är syftet med denna artikel att lyfta fram holografins kraft för framtida materialvetenskaplig forskning och tillämpningar; till exempel partikelfångning och levitation såsom rörelse av oförbrända kolväten i atmosfären eller separation av olika aerosoler19, nedbrytning av mikroplaster i vatten och fraktionering av partiklar i allmänhet20 och karakterisering av temperatur- och värmeledningsförmåga hos bränslepartiklar i mikronstorlek21.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna förklarar ingen intressekonflikt.

Acknowledgments

M. S. P., D. G., D. V. och B. K. erkänner stöd för de biologiska och bioinspirerade strukturerna för multispektral övervakning, finansierad av NATO SPS (NATO Science for Peace and Security) 2019-2022. B. K., D. V., B. B., D. G. och M. S. P. erkänner finansiering från Institutet för fysik Belgrad, genom institutionell finansiering av ministeriet för utbildning, vetenskap och teknisk utveckling i Serbien. Dessutom erkänner B. K. stöd från F R S - FNRS. M. P. erkänner stöd från Republiken Serbiens ministerium för utbildning, vetenskap och teknisk utveckling, kontraktsnummer 451-03-9/2021-14/200026. S. R. M. stöddes av ett BEWARE Fellowship of the Walloon Region (Convention n°2110034), som postdoktoral forskare. T. V. erkänner ekonomiskt stöd från Hercules Foundation. D.V., M.S.P., D.G., M.P., B.B. och B.K. erkänner stödet från Office of Naval Research Global genom forskningsbidraget N62902-22-1-2024. Denna studie genomfördes delvis uppfylla kraven för doktorsexamen marina Simović Pavlović vid universitetet i Belgrad, fakulteten för maskinteknik.

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 AcrEquation 10s 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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Pietrzyk, D. J., Frank, C. W. Development of an analytical method. Analytical Chemistry. , 10-19 (1979).
  2. Ostrovsky, Y. I., Shchepinov, V. P., Yakovlev, V. V. Holographic Interferometry in Experimental Mechanics. 60, Springer. (2013).
  3. Pedrini, G., Osten, W., Gusev, M. E. High-speed digital holographic interferometry for vibration measurement. Applied Optics. 45 (15), 3456-3462 (2006).
  4. 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).
  5. Grujić, D., et al. Infrared camera on butterfly's wing. Optics Express. 26 (11), 14143-14158 (2018).
  6. Mouchet, S. R., Deparis, O. Natural Photonics and Bioinspiration. , Artech House. (2021).
  7. Pagnacco, M. C., et al. Spontaneous symmetry breaking: the case of crazy clock and beyond. Symmetry. 14, 413 (2022).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Mouchet, S. R., et al. Unveiling the non-linear optical response of Trichtenotoma childreni longhorn bestle. Journal of Biophotonics. 12 (9), 201800470 (2019).
  11. Shimobaba, T., et al. Computational wave optics library for C++: CWO++ library. Computer Physics Communications. 183 (5), 1124-1138 (2012).
  12. Grujic, D. Application of digital holography for detection of infrared radiation on biophotonic structures. , Faculty of Physics, University of Belgrade. Ph. D. Thesis (2022).
  13. Muffoletto, R. P., Tyler, J. M., Tohline, J. E. Shifted Fresnel diffraction for computational holography. Optical Express. 15 (9), 5631-5640 (2007).
  14. Pavlović, D., et al. Naturally safe: Cellular noise for document security. Journal of Biophotonics. 12 (12), 201900218 (2019).
  15. Bray, W. C. A periodic reaction inhomogeneous solution and its relation to catalysis. Journal of the American Chemical Society. 43 (6), 1262-1267 (1921).
  16. Nicolis, G. Self-organization in nonequilibrium systems. Dissipative Structures to Order through Fluctuations. , 339-426 (1977).
  17. Prigogine, I., Hiebert, E. N. From being to becoming: Time and complexity in the physical sciences. Physics Today. 35 (1), 69 (1982).
  18. Nikolova, L., Ramanujam, P. S. Polarization Holography. , Cambridge University Press. (2009).
  19. Haisch, C., Kykal, C., Niessner, R. Photophoretic velocimetry for the characterization of aerosols. Analytical Chemistry. 80 (5), 1546-1551 (2008).
  20. 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).
  21. 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).

Tags

Kemi utgåva 181
Avslöja dold dynamik i naturliga fotoniska strukturer med holografisk avbildning
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Simovic-Pavlovic, M., Pagnacco, M.More

Simovic-Pavlovic, M., Pagnacco, M. C., Grujic, D., Bokic, B., Vasiljevic, D., Mouchet, S., Verbiest, T., Kolaric, B. Uncovering Hidden Dynamics of Natural Photonic Structures Using Holographic Imaging. J. Vis. Exp. (181), e63676, doi:10.3791/63676 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter