News

Matija Koterle, Jure Pirman, Tadej Mežnaršič, Katja Gosar, Erik Zupanič in Peter Jeglič iz Odseka za fiziko trdne slovi F5 so skupaj s sodelavci iz Odseka za teoretično fiziko F1 in Fakultete za elektrotehniko objavili članek v reviji EPJ Quantum Technology z naslovom Mbit/s-range alkali vapour spin noise quantum random number generators.

Kvantni generatorji naključnih števil na osnovi spinskega šuma so se prvič pojavili leta 2008, vendar zanje ni bilo velikega zanimanja saj je bitna hitrost omejena s transverzalnim relaksacijskim časom, ki je tipično reda kbit/s za celice s plinom alkalijskih kovin in premazom. V članku raziskovalci predstavijo dve izboljšavi kvantnega generatorja naključnih števil na osnovi spinskega šuma. Prvič, izboljšan protokol za generacijo bitov omogoča hitrejše generiranje bitov z le majhnim povečanjem korelacij med zaporednimi biti. Drugič, bitno hitrost povečajo z zmanjšanjem transverzalnega relaksacijskega časa, kar dosežejo  z uporabo celice brez premaza, višjo temperaturo in dodatnim magnetnim gradientom. Tako so povečali bitno hitrost na 1.04 Mbit/s. Kvaliteto generiranih bitov so analizirali z oceno entropije in primerjali metode ekstrakcije bitov za generacijo visoko-entropijskih nizov bitov. Entropijo pravilno ocenijo s pomočjo stohastičnega modela in numeričnih simulacij.

Sodelavci Odseka za fiziko trdne snovi F5 Aljaž Kavčič, mag. fiz., dr. Rok Podlipec, Ana Krišelj, mag. biokem., dr. Andreja Jelen in doc. dr. Matjaž Humar so v sodelovanju s kolegom iz Fakultete za strojnišvo v reviji Nanoscale objavi članek z naslovom Intracellular biocompatible hexagonal boron nitride quantum emitters as single-photon sources and barcodes.

V tem delu je predstavljena realizacija emisije posameznih fotonov iz barvnih centrov v heksagonalnem borovem nitridu (hBN) internaliziranih v živih celicah ter njihova uporaba kot celične črtne kode. Detektirana svetloba, opažena kot svetle točke znotraj celic, izkazuje izrazite eno-fotonske karakteristike ter dolgoročno stabilnost brez degradacije in spektralnih premikov. Na račun razlikujočih se spektralnih lastnosti posameznih barvnih centrov le te lahko uporabimo kot optične črtne kode. Posamezno črtno kodo lahko predstavimo kot eno izmed 470 razločljivih stanj, medtem ko s kombinacijo zgolj nekaj barvnih centrov na celico v principu lahko edinstveno označimo praktično neomejeno število celic. Predstavljene črtne kode krasijo lastnosti kot so enostavnost proizvedbe, biokompatibilnost in biodegradacija, emisijska stabilnost, nanometrska velikost ter ogromno število unikatnih črtnih kod, hkrati pa njihova lastnost emisije posameznih fotonov ponuja možnost razširitve predstavljenih konceptov na področja kvantne senzorike ter super resolucijske mikroskopije.

Sodelavca Odseka za fiziko trdne snovi F5 dr. Mimoza Naseska in doc. dr. Matjaž Humar sta v sodelovanju s kolegi iz Centra odličnosti nanoznanosti in nanotehnologije – Nanocenter, Imperial College London in Fakultete za matematiko in fiziko v reviji Optics Express objavila članek z naslovom Brezkontaktno spremljanje koncentracije glukoze in pH z integracijo nosljivih in implantabilnih hidrogelnih senzorjev z optično koherentno tomografijo.

Optična koherentna tomografija (OCT) je neinvazivna tehnika slikanja z veliko vdorno globino v tkivih, vendar omejeno kemijsko specifičnostjo. Z vključitvijo funkcionalnih monomerov je mogoče hidrogele oblikovati tako, da se odzivajo na specifične molekule, ki povzročajo reverzibilne spremembe volumna. V tej študiji predstavljamo implantabilne in nosljive biokompatibilne hidrogelne senzorje za kontinuirano spremljanje koncentracije glukoze in pH v realnem času v kombinaciji z OCT kot orodje za merjenje njihove spremembe debeline. Rezultati kažejo, da hidrogelne biosenzorje v kombinaciji z OCT imajo potencijal za brezkontaktno neprekinjeno spremljanje fizioloških parametrov in-vivo.

Slika: pH-občutljiv film hidrogela za spremljanje stanja ran. a) Graf prikazuje zmanjševanje debeline filma kot odziv na naraščajoč pH raztopine. b) OCT B-sken filma hidrogela pod obližem prsta (zgoraj desno) in okolice brez filma (spodaj desno). Puščice na zgornji desni sliki označujejo lokacijo filma hidrogela. Zgornja leva slika prikazuje lokacijo obliža, pravokotnik na spodnji levi sliki pa lokacijo filma hidrogela.… Read the rest “Članek v reviji Optics Express”

Prof. dr. Igor Serša z Odseka za fiziko trdne snovi F5 je v reviji Journal of magnetic resonance objavil članek z naslovom Comparison of driven equilibrium and standard spin-echo sequence in MR microscopy: Analysis of signal dependence on RF pulse imperfection and diffusion. Hitro MR slikanje vzorcev z dolgimi NMR relaksacijskimi časi je pogosto zahtevno. V tej študiji je predlagana rešitev tega problema, ki temelji na uporabi zaporedja spin-echo (SE) zaporedja za MR slikanje, nadgrajenega z metodo vodenega ravnotežja. Predlagano (DE-SE) zaporedje je bilo najprej teoretično analizirano in kasneje preverjeno z eksperimenti na testnih vzorcih, izvedenimi na 9,4 T sistemu za MR mikroskopijo. Poskusi na vodi so pokazali, da lahko z zaporedjem DE-SE dobimo približno 10-krat več signala kot z zaporedjem SE. Predstavljeno zaporedje DE-SE se je izkazalo za učinkovito za hitro slikanje vzorcev z dolgimi relaksacijskimi časi T1 v MR mikroskopiji in je torej primerno tudi za hitro slikanje protonske gostote materialov.

Sodelavec Odseka za fiziko trdne snovi F5 Samo Kralj je v sodelovanju s kolegoma iz Fakultete za elektrotehniko v reviji Nanomaterials objavil članek. Numerično so proučevali lokalizirane elastične deformacije v ukrivljenih nematičnih lupinah, kjer so izhajali iz mezoskopskega Helfrich-Landau-de Gennes modela. V obravnavi so se omejili na osno simetrične oblike. Določili so pogoje, pri katerih se lahko pojavijo nesingularne linijske deformacije v nematični ureditvi, ki jih omogoča t.i. mehanizem rekonstrukcije nematične ureditve.