За направлението
Водещ изследовател: Проф. д-р Лиан Неделчев
Тематика: Фотоанизотропни материали; Поляризационно-селективни холографски оптични елементи; Поляризационни и повърхностни релефни решетки с приложения във фотониката;
Материалите, съдържащи азобензен (АБ), са клас оптични материали, интензивно изследвани през последните десетилетия, поради потенциалната възможност за тяхната употреба като среди за оптичен запис на информация, оптични превключватели и сензори, както и в поляризационната холография и фотониката. Благодарение на уникалното си фотохромно поведение АБ могат да бъдат използвани за индуциране на контролирани изменения във физикохимичните, механичните, електронните и оптичните свойства на материалите. На практика, процесът на фотоизомеризация се използва за превключване на материала между две различни състояния или фази.
Фотоизомеризацията на азобензените може да се използва за превръщане на енергията на електромагнитното лъчение в механична чрез индуцирането на обратима структура и изменения в обема на материала. На молекулно ниво, чрез линейно поляризирана светлина се индуцират само активни хромофори с диполен момент, успореден на оста на поляризация на светлината. Тази селективност се дължи на силно анизотропната структура на транс-азобензените и в крайна сметка води до анизотропно групиране на хромофорите и двулъчепречупване в материала. Известно е, че повечето азобензени изомеризират и проявяват ефект на фотоориентация. Благодарение на фотоориентацията с линейно поляризирана светлина, азобензеновите молекули преимуществено абсорбират светлина, поляризирана по дължина на дългата ос на молекулата. На практика това означава, че абсорбцията на молекулите, перпендикулярни на оста на поляризация на падащата светлина, е незначителна в сравнение с тази на молекулите, разположени по оста. Повтарящите се, високо ефективни преходи при азохромофорите между транс и цис- изомерите, води до преориентация, перпендикулярна на посоката на поляризация на падащата светлина. Получената анизотропия, индуцираща голямо и постоянно в равнината двулъчепречупване, може да се наблюдава в поляризираните абсорбционни спектри на филма. Ходът на ориентационната анизотропия се проследява, като се измерва пропускането на пробен лъч с ниска мощност през конфигурацията поляризатор/проба/анализатор. Двулъчепречупването Δn може да се изчисли по формулата по-долу, където d е дебелината на филма, λ-дължината на вълната на пробния лъч, I-сигналът на пробния лъч, пропуснат през двулъчепречупващия образец (поляризаторът и анализаторът са разположени перпендикулярно един спрямо друг, а I0 е сигналът през проба, която не е облъчена (успореден поляризатор и анализатор).
Холографският запис в този вид материали е неразделно свързан с явлението на фотоиндуциран масов транспорт и формирането на повърхностни релефни решетки (SRGs). Възможността за създаване в азоматериалите на SRGs с голяма амплитуда придоби съществено значение, поради изключително високата дифракционна ефективност, която лесно се постига при използване на едноетапен процес на запис и възможността решетките по желание да се изтриват и преконфигурират.
Ето защо, не само изследванията върху реализирането на холографския запис, но и самото формиране на SRGs привлича голямо внимание като нов, важен инструмент в областта на фотониката и микро/нанотехнологиите. Друго значимо приложение на азоматериалите е като фотоактивни полимерни матрици в наномедицината под формата на подложки за биоактивни молекули в лекарствени форми. През последните няколко години, нано структурираните азофилми са намерили приложение като (био) сензори в редица области на медицината и науката, изучаваща живите организми. Сред изобилието от наноструктури, налични към момента, SRGs предлагат ключови възможности за приложение в биосензориката, като преносими ин ситу детектори, благодарение на присъщото им свойство да поглъщат в областта на отпечатъка на палците, както и на съвместимостта им с колинеарни оптични форми и възможността за лесно интегриране в други микро-технологични платформи, като например микрофлуиди.
Водещ изследовател: Проф. д-р Лиан Неделчев
Тематика: Фотоанизотропни материали; Поляризационно-селективни холографски оптични елементи; Поляризационни и повърхностни релефни решетки с приложения във фотониката;
Материалите, съдържащи азобензен (АБ), са клас оптични материали, интензивно изследвани през последните десетилетия, поради потенциалната възможност за тяхната употреба като среди за оптичен запис на информация, оптични превключватели и сензори, както и в поляризационната холография и фотониката. Благодарение на уникалното си фотохромно поведение АБ могат да бъдат използвани за индуциране на контролирани изменения във физикохимичните, механичните, електронните и оптичните свойства на материалите. На практика, процесът на фотоизомеризация се използва за превключване на материала между две различни състояния или фази.
Фотоизомеризацията на азобензените може да се използва за превръщане на енергията на електромагнитното лъчение в механична чрез индуцирането на обратима структура и изменения в обема на материала. На молекулно ниво, чрез линейно поляризирана светлина се индуцират само активни хромофори с диполен момент, успореден на оста на поляризация на светлината. Тази селективност се дължи на силно анизотропната структура на транс-азобензените и в крайна сметка води до анизотропно групиране на хромофорите и двулъчепречупване в материала. Известно е, че повечето азобензени изомеризират и проявяват ефект на фотоориентация. Благодарение на фотоориентацията с линейно поляризирана светлина, азобензеновите молекули преимуществено абсорбират светлина, поляризирана по дължина на дългата ос на молекулата. На практика това означава, че абсорбцията на молекулите, перпендикулярни на оста на поляризация на падащата светлина, е незначителна в сравнение с тази на молекулите, разположени по оста. Повтарящите се, високо ефективни преходи при азохромофорите между транс и цис- изомерите, води до преориентация, перпендикулярна на посоката на поляризация на падащата светлина. Получената анизотропия, индуцираща голямо и постоянно в равнината двулъчепречупване, може да се наблюдава в поляризираните абсорбционни спектри на филма. Ходът на ориентационната анизотропия се проследява, като се измерва пропускането на пробен лъч с ниска мощност през конфигурацията поляризатор/проба/анализатор. Двулъчепречупването Δn може да се изчисли по формулата по-долу, където d е дебелината на филма, λ-дължината на вълната на пробния лъч, I-сигналът на пробния лъч, пропуснат през двулъчепречупващия образец (поляризаторът и анализаторът са разположени перпендикулярно един спрямо друг, а I0 е сигналът през проба, която не е облъчена (успореден поляризатор и анализатор).
Холографският запис в този вид материали е неразделно свързан с явлението на фотоиндуциран масов транспорт и формирането на повърхностни релефни решетки (SRGs). Възможността за създаване в азоматериалите на SRGs с голяма амплитуда придоби съществено значение, поради изключително високата дифракционна ефективност, която лесно се постига при използване на едноетапен процес на запис и възможността решетките по желание да се изтриват и преконфигурират.
Ето защо, не само изследванията върху реализирането на холографския запис, но и самото формиране на SRGs привлича голямо внимание като нов, важен инструмент в областта на фотониката и микро/нанотехнологиите. Друго значимо приложение на азоматериалите е като фотоактивни полимерни матрици в наномедицината под формата на подложки за биоактивни молекули в лекарствени форми. През последните няколко години, нано структурираните азофилми са намерили приложение като (био) сензори в редица области на медицината и науката, изучаваща живите организми. Сред изобилието от наноструктури, налични към момента, SRGs предлагат ключови възможности за приложение в биосензориката, като преносими ин ситу детектори, благодарение на присъщото им свойство да поглъщат в областта на отпечатъка на палците, както и на съвместимостта им с колинеарни оптични форми и възможността за лесно интегриране в други микро-технологични платформи, като например микрофлуиди.
