Biofotonikom do bezbednosti

Kada koristimo platne kartice, novac ili ma koji vid identifikacije, nemamo mnogo vremena da razmišljamo o tome koja su sve naučna istraživanja bila potrebna da ne bismo postali žrtve sajber kriminala.

Jedna od naučnih oblasti koja se time bavi je biofotonika. Ako do sada niste čuli za nju, dovoljno je da izađete u prirodu.

Pogledajte prelepe leptire raznih boja, koje se presijavaju u valerima, ili druge insekte u zelenim i plavim nijansama, pšenicu ili boje očiju čoveka – i videćete biofotoniku.

Svaka boja koju možete da vidite u prirodi u izvesnoj meri je deo biofotonike. To je oblast koja proučava optičke pojave u prirodi.

„Nama je najzanimljivije ono što je posledica same strukture. Ako pogledate pod mikroskopom lepe insekte, vi ćete videti da boje koje primećujete imaju veze sa nanometarskim strukturama koje se nalaze na njihovim krilima ili nekim drugim delovima tela.

To je, zapravo, predmet izučavanja biofotonike. Ali ne samo to, već i pokušaj da ono što ste videli, uočili u prirodi – na neki način imitirate“, kaže dr Dejan Pantelić, fizičar i rukovodilac Laboratorije za holografiju, optičke materijale i fotoničke kristale Instituta za fiziku u Beogradu.

Funkcionisanje 

Kako dr Pantelić smatra, priroda je tokom evolucije imala milione i milijarde godina na raspolaganju i za to vreme je isprobala sve optičke i fizičke mehanizme i iskoristila ih na optimalan način.

Njihova laboratorija radi upravo to. Prvo sagledaju šta mogu da nađu u prirodi, zatim otkriju koji su to zanimljivi optički efekti vezani za obojenje, spektar za takozvanu polarizaciju.

Tokom analize otkrivaju kako da na veštački način, koristeći razne tehnike i tehnologije kao što su litografija i holografija, pronađu korisnu primenu.

„Potencijalne koristi ima veoma mnogo – od selektivnih filtera poput onih koji se pojavljuju na kameri, do nekih primena koje su povezane sa bezbednošću dokumenata.

Naime, ako pogledate sve te insekte, videćete da na svojim krilima imaju minijaturne strukture, ali svaka od tih struktura je veoma jedinstvena. Otprilike, onoliko koliko je jedinstven vaš otisak prsta, toliko je jedinstvena i ta struktura.

Bitna razlika je u tome što su te strukture na vašem prstu veličine desetog dela milimetra, a strukture koje se nalaze na krilima leptira su reda veličine desetohiljaditog dela milimetra. Upravo to je ono što ih čini jako pogodnim za bezbednosne primene“, objašnjava dr Pantelić.

Upravo tome i služe istraživanja u biofotonici.

U Laboratoriji za holografiju, optičke materijale i fotoničke kristale Instituta za fiziku, članovi naučnog tima pokušavaju da  jedinstvenu, finu i kompleksnu strukturu koju uoče u prirodi, iskoriste kao jedan bezbednosni element, koji je manje-više nemoguće iskopirati savremenim tehnologijama.

Biostrukture kao senzori 

Takođe, jedna od zanimljivih grana jeste primena tih biostruktura kao senzora.

„Zanimljiv efekat koji smo mi primetili jeste da se krilo jednog leptira ponaša otprilike kao jedna kamera. Postoji čitav niz minijaturnih piksela, od kojih je svaki u stanju da detektuje svetlost.

I mi smo shvatili da je krilo jednog leptira veoma zgodan fotodetektor, otprilike kao čip koji se nalazi u kameri koju kamerman koristi, ali sa dodatom pogodnošću da je u stanju da detektuje elektromagnetno zračenje u veoma širokom spektru. Čak i u takozvanom terahercnom delu spektra. To je vrlo specifičan deo spektra koji je veoma teško napraviti u toj oblasti, a još ga je teže detektovati“, pojašnjava dr Pantelić.

Čitava linija istraživanja koja je proistekla iz ove laboratorije jeste nešto što je u izvesnom smislu našlo svoju primenu i praktičnu potvrdu kroz patente.

Od tri prijavljena međunarodna patenta, jedan je ušao u zaštitu na praktično šest najvećih tržišta u Japanu, Kini, Južnoj Koreji, Evropi, Kanadi i u Americi.

„Na osnovu svega što smo saznali, možemo reći da je biofotonika široka koliko je širok živi svet, koliko su široke fizika i biologija. I to je upravo razlog našeg interesovanja i našeg pokušaja da budemo fascinirani time. Da na neki način zavolimo prirodu i iskoristimo ono što je tokom evolucije napravila", zaključuje dr Pantelić.