CNCSIS PN II IDEI cod 1566
DEZVOLTARI PRIVIND NOI TEHNICI DE
INVESTIGATIE IN MICROSCOPIA OPTICA CU BALEIAJ SI APLICATII ALE
ACESTORA, Cod CNCSIS 1566
Director de proiect : Prof. Dr. G.A. Stanciu
Centrul de Microscopie – Microanaliza si Procesarea Informatiei
Scopul proiectului propus este de a utiliza noi tehnici de investigatie bazate pe microscopia cu
baleiaj laser de inalta rezolutie, care vor fi dezvoltate in cadrul CMMPI, pentru studii in domenii
ca: optoelectronica (materiale si nanocristale semiconductoare folosite pentru dispozitive
optoelectronice), biologie (probe biologice marcate sau autofluorescente, probe biologice care
genereaza armonici), biomateriale (se va studia interfata biomaterial- tesut biologic). Pentru
atingerea acestui scop propunem utilizarea efectelor neliniare produse de radiatia laser.
Ne propunem ca utilizand o combinatie intre tehnicile curente de investigatie cu baleiaj
laser si efectele neliniare (excitatie cu doi fotoni, generarea de armonici) sa obtinem noi
tehnici de investigare nedistructive, superioare celor actuale in ceea ce priveste
adancimea de patrundere, rezolutia optica, cantitatea si calitatea informatiei.
Daca la momentul actual s-a reusit obtinerea de imagini provenite din semnal de armonica a doua
sau a treia de la diverse tipuri de probe lipseste cu desavarsire o interpretare cantitativa a acestora.
Acestea sunt prezentate ca alternative la modalitatile curente de fluorescenta, nemaifiind necesara
marcarea probelor, insa nu s-a exploatat in totalitate informatia oferita de semnalul neliniar
provenit de la proba. Dupa cum am mai spus acest semnal poate oferi detalii legate de
proprietatile de material, studii la interfete inaccesibile prin alte metode microscopice
nedistructive. Urmarim totodata folosirea in paralel a celor trei metode care sa ofera o imagine de
ansamblu a probei odata investigata prin toate trei; astfel microsopia cu excitatie cu doi fotoni
poate oferi informatii legate de fluorescenta (anliza spectrala) probei cu o rezolutie mai buna decat
metodele traditionale, cu o putere de patrundere mai mare si o imprastiere a radiatiei laser mai
mica, microscopia cu generarea armonicii a doua ofera informatii legate de discontinuitatile din
volumul probei, iar microscopia cu generarea armonicii a treia informatii legate de interfete. Se
pot obtine, dupa cum se vede o gama larga de informatii dintr-o singura investigatie, gama care nu
a fost exploatata pana acum.
- Obiectivul 1: Studii teoretice si experimentale privind utilizarea excitatiei cu doi fotoni in
microscopia cu baleiaj laser. Studiile efectuate vor viza in special analiza cantitativa a informatiei,
in momentul de fata rezultatele fiind legate de analiza calitativa.
- Obiectivul 2: Studii si dezvoltari teoretice asupra generarii armonicilor a doua si a treia si asupra
posibilitatii folosirii in microscopia cu baleiaj laser. Desi teoria privind generarea de armonici
este bine pusa la punct, aceasta este slab dezvoltata in cazul utilizarii armonicilor in microscopia
cu baleiaj laser. Teoria de inceput elaborata de C. Sheppard (ref.4: 8.1) a ramas singulara, astfel
incat nu a fost abordata o analiza cantitativa a acesteia.
- Obiectivul 3. Sudii teoretice si experimentale asupra materialelor si nanocristalelor
semiconductoare utilizand microscopia cu generare de armonici .Rezultatele obtinute pe plan
mondial in acest domeniu se rezuma la cateva incercari, cele prezentate de noi (ref. 9: 8.1) fiind de
pionierat.
- Obiectivul 4. Sudii teoretice si experimentale asupra probelor biologice si a interactiei
biomaterial-tesutul biologic, utilizand microscopia cu generare de armonici. Pana in momentul de
fata au fost obtinute rezultate legate de aspectul calitativ in cazul probelor biologice, fara a se
trece la o analiza cantitativa a informatiei. In ceea ce priveste studiul interfetei bio-nonbio, este
necesara o detectie in spate a armonicii a treia., ceea ce nu s-a obtinut pana in prezent decat in
cazul armonicii a doua.
- Obiectivul 5. Dezvoltarea unor metode complexe de investigatii asupra probelor cu diferite
simetrii, pe baza complementaritatii metodelor elaborate. Pana in prezent au fost efectuate
investigatii bazate pe armonici in mod separat, fara a se studia complementaritatea tehnicilor.
- Obiectivul 6. Studii teoretice si experimentale asupra metodelor software de imbunatatire a
rezultatelor obtinute in format digital prin intermediul tehnicilor de microscopie neliniara cu
baleiaj laser. Acest domeniu este total neabordat in literatura.