News

Iztok Urbančič in Boštjan Kokot (Laboratorij za biofiziko, Odsek za fiziko trdne snovi, F5) sta s kolegi z Inštituta za optiko in biofiziko iz Jene (Nemčija) objavila članek z naslovom Effects and avoidance of photoconversion-induced artifacts in confocal and STED microscopy v reviji Nature Methods. Avtorji članka so pokazali, da je pri fluorescenčni mikroskopiji potrebno biti pazljiv pri uporabi visokih laserskih moči; poleg že znanega pojava bledenja (“photo-bleaching”) se lahko spekter nekaterih barvil premakne proti nižjim valovnim dolžinam (”photo-blueing”). Fluorescenčni signal takega barvila torej zaznamo v spektralnem oknu drugega barvila, kar lahko vodi v napačne eksperimentalne zaključke. Pri karakterizaciji pojava je bila ključna edinstvena kombinacija STED mikroskopa s spektralno-občutljivim detektorjem, ki ga imamo na IJS.https://www.nature.com/articles/s41592-024-02297-4

Doc. dr. Žiga Kos z Odseka za fiziko trdne snovi F5 je s kolegi iz Nacionalnega inštituta za znanost in tehnologijo v Ulsanu objavil članek z naslovom Symmetrically pulsating bubbles swim in an anisotropic fluid by nematodynamics v reviji Nature Communications. Plavanje pri nizkih Reynoldsovih številih običajno zahteva zlom simetrije na obrat časa in centrosimetrije plavalnih vzorcev. Avtorji pa pokažejo, da lahko simetrično pulzajoči zračni mehurčki plavajo v anizotropnih tekočinah, kjer nastane potrebna asimetrija v notranji strukturi tekočine, kar nakazuje nov možen mehanizem plavanja pri majhnih Reynoldsovih številih.

Dr. Franci Bajd, dr. Mikac Urška, doc. dr. Aleš Mohorič in prof. dr. Igor Serša z Odseka za fiziko trdne snovi F5 so v reviji Polymers objavili članek z naslovom The Effect of Polymer–Solvent Interaction on the Swelling of Polymer Matrix Tablets: A Magnetic Resonance Microscopy Study Complemented by Bond Fluctuation Model Simulations.

Razumevanje procesa hidracije tablet je pomembno za razvoj sistemov za dostavo zdravil, ki imajo visoko vsebnost zdravila in potencial njegovega nadzorovanega sproščanja. V tej študiji je bilo slikanje z magnetno resonanco uporabljeno za eksperimentalno analizo procesa hidracije tablet na osnovi ksantana in za karakterizacijo njihovega procesa nabrekanja z določanjem front erozije, nabrekanja in penetracije. Ti rezultati so dopolnjeni tudi z numerično simulacijo procesa hidratacije polimerne matrike z modelom fluktuacije vezi, v katerem je matrika polimerne tablete modelirana kot sklop medsebojno delujočih verig z vdelanimi delci zdravila, medtem ko je njen proces hidratacije posredovan z interakcijo z delci topila.

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.