2.1. Методи отримання плівкових структур на базі бр
Метод поливу полягає в нанесенні плівкоутворюючої суміші на старанно очищену скляну підкладку, що попередньо встановлена в строго горизонтальному положенні. Висушування плівок проводять в ексикаторі над шаром силікагелю протягом 24 годин. Товщину плівок, яка залежить від концентрації та кількості нанесеної суміші, визначають інтерференційним методом. Для досліджень використовують плівки, товщина яких знаходиться у межах 20 - 40 мкм, а оптична густина складає ~ 1.0 – 2.0. Кінцева концентрація желатини або ПВС у плівкоутворюючій суміші повинна бути в межах 1 – 4 %, кількість БР на квадратний сантиметр поверхні (0.25 – 0.6) 10-6 кг, об’єм суміші, що наноситься на підкладку при цьому складає (0.6 - 1)10-7 м3.
До переваг методу поливу можні віднести простоту виготовлення плівок БР, при цьому він обумовлює створення однорідних плівок з високою оптичною якістю. Недоліком даного методу є проблематичність виготовлення тонких плівок (з товщиною менше 20 мкм) та товстих плівок з точно заданими розмірами.
Рис. 2.1. Схематичне зображення виготовлення плівки БР методом поливу.
Метод формування
На відміну від методу поливу, формування желатинових плівок БР проводять у зазорі між двома скляними підкладками, одна з яких гідрофобізована 50% розчином диметилдихлорсілану у бензолі. Плівкоутворююча суміш, нагріта до 308 К, завдяки капілярному явищу, легко заповнює простір між підкладками, який задається дротинками, каліброваними за товщиною. Застигання плівкоутворюючої суміші здійснюється при 278 – 281 К протягом 1 години, після чого гідрофобізовану скляну підкладку видаляють з поверхні плівки. Висушування зразків проводять в ексикаторі при кімнатній температурі над шаром силікагелю протягом 24 годин.
Рис.2.2. Зображення методу формування желатинових плівок БР.
Товщина плівок БР, одержаних даним методом, складає 50-100 мкм і залежить від діаметра металічних стержнів, які використовуються для розділення скляних пластин. З допомогою описаного методу отримують однорідні та гладкі плівки БР з добре контрольованою товщиною та високою оптичною якістю.
Метод центрифугування є альтернативним та універсальним методом для отримання тонкоплівкових зразків з товщиною в межах одного мікрометра. Товщина плівки що наноситься методом центрифугування залежить від швидкості обертання, в’язкості та об’єму плівкоутворюючого розчину. Отримання плівок методом центрифугування починається з нанесення невеликої краплі розчину в центр підкладки, після чого підкладка обертається з розчином на високій швидкості [7].
За допомогою даного методу можна отримувати тонкі плівки (з товщинами < 1 мкм). Тонкі плівки БР одержані з допомогою методу центрифугування мають трохи більшу товщину на краях скляних підкладок. Але цією неоднорідністю по товщині можна знехтувати при оптичних вимірюваннях, оскільки діаметр зразка та пучка збуджуючого випромінювання менше ніж площа неоднорідності товщини.
2.2. Схема установки для голографічного запису інформації на плівках бактеріородопсину.
Надзвичайно висока циклічність БР при наявності світлочутливості до всіх параметрів хвиль у широкому спектральному діапазоні, включаючи й поляризацію світла, зумовлює великий інтерес до плівкових структур на базі БР для використання її в динамічній голографії.
Для голографічного запису на світлочутливому матеріалі задля повної оптичної інформації про об’єкт необхідна реєстрація не лише амплітуди та фази сумарного світлового поля об’єктного та опорного пучка, але й стану його поляризації. Поляризаційні характеристики голографічного запису в середовищах на базі БР останнім часом активно вивчаються [24].
Дослідження голографічних властивостей плівкових структур на базі БР здійснюються на установці, схема якої наведена на рис 2.3. Запис голограми проводиться двома пучками Не-Ne лазера з =663 нм. Інтенсивність кожного пучка становить 15 мВт, а кут між ними складає 3. Діаметр плями на плівці рівний 6-8 мм. Накладання записуючих пучків створює модуляцію інтенсивності освітлення плівки за рахунок їх інтерференції і приводить до запису дифракційної решітки.
В процесі досліджень, за допомогою цифрового запам’ятовуючого осцилографа TDS2014 (Tektronix), фіксується кінетика зміни інтенсивності для першого та нульового порядку на дифракційній картині для пробного та одного із записуючих пучків. Для роботи фотоприймачів в лінійному режимі, інтенсивності пучків, що падали на фотодіоди, зменшуються набором каліброваних фільтрів f[l+n+m]. В каналі першого порядку дифракції пробного пучка використовується двадцятикратний підсилювач сигналу. Для розрахунків інтенсивності записуючого пучка та падаючого пробного пучка визначалися за допомогою заміни плівки БР на пусту підкладку.
Оцінка дифракційної ефективності проводиться за допомогою ділення інтенсивності дифрагованого пробного пучка на інтенсивність пробного пучка, що падає на плівку. Дослідження проводяться для темно- та світлоадаптованих плівок. Світлова адаптація забезпечується при освітленні плівки одним з записуючих пучків на протязі певного часу
Оптичне зображення в плівкових структурах на базі БР реєструється завдяки фотоіндукованої зміни поглинання (пропускання) між основним станом БР570 та найдовгоотримуючим інтермедіатом фотоциклу БР М412.
Наведена на рис. 3.1 установка складається з: Не-Ne лазера 1, дзеркала, подільника променя (1:1), оптичного затвору, плівки БР, нейтральних світлофільтрів, пластинки у півхвилі, Не-Ne лазера 2, фотодіода та перетворювача сигналів.
Рис. 2.3 Експериментальна установка для голографічних досліджень [14].