A bakteriorodopszin koncentrációfüggő diszperziójának meghatározása

Szalay Gergely
III. éves biofizikus

Témavezetők: Heiner Zsuzsanna PhD hallgató,
Dr. Osvay Károly egyetemi docens
SZTE TTK Optikai és Kvantumelektronikai Tanszék

A bakteriorodopszin (BR) a Halobacterium salinarium lila membránjának fényelnyelő fehérjéje. Népszerűségét a biofizikai és bioenergetikai kutatásokban annak köszönheti, hogy a biológiai környezetek egyik legegyszerűbb energia termelő rendszere, másrészt nemlineáris optikai (NLO) tulajdonságai a kísérleti alkalmazás szempontjából igen kedvezőek. Egy ideális NLO anyag megtalálása esszenciális probléma az integrált optikai rendszerek fejlesztéséhez. A BR jelentőségét az adja, hogy a többi vizsgált anyaggal szemben kivételesen jó stabilitással és jó újragerjeszthetőséggel rendelkezik, míg fényindukált törésmutató változása azokkal összemérhető. Így ígéretes jelölt lehet optikai kapcsolók és memóriák létrehozásában, melyek alapelemét képezhetik például egy jövőbeli optikai számítógépnek is.
Annak ellenére, hogy az integrált optikai kutatások a BR NLO tulajdonságaira építenek, a BR diszperziójára, azaz a törésmutató hullámhosszfüggésére vonatkozó precíz mérési adatok nem állnak rendelkezésre. Ennek egyik, technikai jellegű oka, hogy a BR-t élő mintából vonják ki, így pontos töménysége előállításkor nem ismert. A másik, fizikai jellegű oka, hogy a BR abszorpciós maximuma 570 nm körül van, azaz a normális és anomális diszperzió váltja egymást a látható tartományon belül is. A dolgozatban ezért célul tűztük ki a BR törésmutatójának pontos meghatározását először a normális diszperziójú (> 630 nm) tartományon.
A diszperzió méréséhez spektrálisan bontott interferometriát alkalmaztunk. Ennek lényege, hogy egy szélessávú fényforrással, például rövid impulzusú lézerrel, kivilágított Michelson-interferométer (MI) kimenetén keletkező interferencia spektrális bontásával kapott interferogrammot egy 2 dimenziós CCD kamerával detektáljuk. Ha a vizsgált mintát az MI egyik karjába helyezzük, az egyes hullámhosszakra vonatkozó fáziskésések a CCD-n detektált képben közvetlenül jelennek meg, melyekből a törésmutató hullámhossz szerinti deriváltjai egyszerűen származtathatók. A méréseket 800 nm központi hullámhosszúságú, 50 nm sávszélességű impulzusok segítségével nyolc különböző BR koncentrációjú oldatra végeztem el. A BR koncentrációja és az oldat abszorpciója közt mérések útján teremtettem egyértelmű kapcsolatot.