Nanostrukture insekata kao inspiracija za termalne kamere: Uspeh naučnika sa Instituta za fiziku u Beogradu

Naučni tim Instituta za fiziku u Beogradu... FOTO: Željko Kovačević

Tim sa Instituta za fiziku u Beogradu, koji se bavi istraživanjima iz oblasti biofotonike, osmislio je i uspešno napravio „low cost“ termalnu kameru koja se sastoji od povoljnih i lako dostupnih elemenata.

Najnovija kamera je minijaturizovana i njene performanse su znatno bolje od većine trenutno dostupnih (komercijalnih) termalnih kamera, saopštio je Institut za fiziku. Kamera je nastala u okviru projekta „Biological And Bioinspired Structures For Multispectral Surveillance“, koji finansira NATO, a deo je međunarodnog programa „Nauka za mir i bezbednost“ (Science for Peace and Security Programme - supported by NATO).

- U ovom projektu smo koristili prirodne i veštačke mikroskopske strukture kao piksele za buduću kameru, koja će detektovati infracrveno zračenje. Upravo je izrada piksela za takve kamere najkompleksnija komponenta, ali i veoma skupa za izradu, sa stalnom potrebom za poboljšanjem senzitivnosti i rezolucije. Pre nekoliko godina otkrili smo da se strukture sa krila insekata (ljuspice, čija je veličina stotinak mikrona) pomeraju i trepere kada ih ozračimo infracrvenim zračenjem. Ti treptaju su proporcionalni intenzitetu zračenja. Ovaj fenomen u fizici je poznat pod nazivom fotoforeza, a te izuzetno male pomeraje mi smo u stanju da detektujemo tehnikom koja se zove holografija - objasnila je dr Danica Pavlović, vođa projektnog tima.

Dr Danica Pavlović... FOTO: Željko Kovačević

U timu su još i dr Dejan Pantelić (naučni saradnik u penziji), dr Branislav Salatić (naučni saradnik) i druge kolege sa Instituta za fiziku.

Na ovom kompleksnom projektu u realizaciji su pomogle i kolege sa drugih fakulteta Univerziteta u Beogradu. Neke od njih su Biološki fakultet, Elektrotehnički fakultet, TMF, VTI, TOC i ostali naučnici iz Srbije koji su doprineli odličnom rezultatu. Partneri na ovom projektu bili su i naučnici sa Instituta za fiziku iz Zagreba.

Osim prirodnih struktura, poput ljuspica na krilima tvrdokrilaca ili leptira koje mogu da detektuju zračenje, naučni tim na čelu sa dr Pavlović razvio je tehnologiju pravljenja veštačkih bioinspirisanih struktura koje će imati slične, ali i bolje karakteristike, sve u cilju poboljšanja osetljivosti detekcije. Za produkciju veštačkih struktura koristili su holografsku litografiju - direktno lasersko iscrtavanje po različitim, kompleksnim materijalima, dodaje se u saopštenju. Za uređivanje ovih struktura u specifične detekcione nizove tim naučnika je koristio tehnike mikromanipulacije i mikrodisperzije. Ovim projektom je tim Instituta za fiziku uspešno dokazao da kompleksne i skupe litografske tehnike izrade mogu biti zamenjene jednostavnim i isplativim alternativama, koje su u ovom slučaju direktno inspirisane prirodom.

- Ovakva vrsta primenjenog istraživanja ima velike socijalne, ekonomske i naučne uticaje. Takav monitoring rešava mnoga bezbednosna pitanja, poput kontrole bolesti, sprečavanja trgovine ljudima... Novi tip „low cost“ kamere će biti dostupniji zemljama u razvoju, što će im omogućiti lakše rešavanje različitih bezbednosnih problema. Takođe, ovakva kamera može biti vrlo značajna u industriji, na primer, za praćenje kvaliteta proizvodnje. Dostupniji senzorni uređaj i praktičniji zbog manje dimenzije, sigurno će doprineti i olakšati praćenje kvaliteta i zdravlja zemljišta i useva ili postati nova platforma za pomoć u dijagnostici i skriningu velikih razmera, na primer, u veterinarskoj medicini za kontrolu bolesti životinja – rekao je dr Dejan Pantelić.

FOTO: Željko Kovačević

Tokom projekta naučni tim je imao tri cilja:

- izrada pikselizovanog detektora IC zračenja, koji je inspirisan nanostrukturama sa tela insekata;

- konstruisanje minijaturizovanog holografskog uređaja za osetljivu detekciju pomeraja, izazvanog radijacijom, na pikselima i

- sklapanje dva prethodna elementa u jedan kompaktni uređaj koji će biti finansijski isplativ i napravljen od lako dostupnih uređaja i tehnika, poput optike za mobilne telefone.

(Telegraf Nauka)