Photonic application of proteins

Az integrált optikában (IO) jelenleg a legnagyobb kihívást az olyan anyagok felkutatása vagy fejlesztése jelenti, amelyek aktív komponensként használhatók az optikai áramkörökben. Ahhoz, hogy egy anyagot IO-alkalmazásokban lehessen használni, egyrészt optimális nemlineáris optikai (NLO) tulajdonságokkal kell rendelkeznie – például nagy fényindukált törésmutató-változással –, ugyanakkor megfelelő mechanikai stabilitással is. Disszertációmban a fotoaktív sárga fehérjét (PYP) vizsgáltam különböző kísérleti módszerekkel, hogy felmérjem a fehérje IO-alkalmazhatóságát. A mérések során glicerinnel adalékolt (GL) PYP-filmet használtam annak érdekében, hogy a vizsgált PYP-filmek mechanikailag stabilak maradjanak, és fennmaradjon az optikai homogenitásuk is. Először a PYP fotociklusában jelen levő egyes intermedierek kinetikáját kísértem figyelemmel abszorpciókinetikai mérésekkel, hogy ezzel meghatározzam az optimális környezetet a fehérjefilmek felhasználásához. A kinetikák feltérképezését követte a GL-PYP-filmek lineáris és nemlineáris törésmutatójának a meghatározása. A NLO törésmutatót Z-scan technikával állapítottam meg, a gerjesztő impulzus különböző átlagos és csúcsintenzitásait, valamint ismétlési frekvenciáit alkalmazva. Annak érdekében, hogy megvizsgáljam, hogy a fehérjeréteg miniatürizálható-e, illetve hogy létrehozhatóak-e homogén, egyrétegű fehérjestruktúrák, vibrációs összegfrekvencia-keltési spektroszkópiát (VSFG) használtam a PYP réteg felszínének vizsgálatára. Végezetül, a fehérje fotociklusának különböző intermedierjeit felhasználva IO-kapcsolást demonstráltam. Időben lassabb kapcsolást Mach-Zehnder interferométer segítségével, míg szub-pikoszekundumos kapcsolást tranziens rácsos (TG-) spektroszkópiával mutattam be. A tézisekben összefoglalt eredmények alapján elmondható, hogy GL-PYP filmek megfelelő aktív anyagként alternatívát nyújthatnak jövőbeli IO-alkalmazásokban.