Optične metode v biofiziki

Vpis v letnik študija.

Opti;ni resonatorji, laserski snopi svetlobe. Preslikave laserskih snopov. Optična vlakna.

Laserski sistemi: Interakcija svetlobe s snovjo, optično črpanje in ojačevanje, laserski oscilatorji, sunkovni laserji, ultakratki laserski sunki, pregled laserskih sistemov.

Optični detektorji in senzorji: fotopomnoževalka, polprevodniški detektorji svetlobe (običajni in plazovni, UV, VIS, IR), heterodinska detekcija, šum pri optični detekciji.

Razširjanje v svetlobe v optično nehomogeni snovi, elastično in neelastično sipanje, fluorescenca, nelinearni optični pojavi.

Optična mikroskopija: klasična mikroskopija, fluorescenčna mikroskopija, 3D metode slikanje (konfokalna in dvofotonska), Ramanska mikroskopija, FRET, slikanje življenskih časov (lifetime imaging), računalniška dekonvolucija slike.

Mikroskopije s sub-uklonsko ločljivostjo: mikroskopija z uporabo totalnega odboja (TIRM), mikroskopija z uporabo stimuliranega bledenja STED, 4 Pi mikroskopija, rastrska mikroskopija z bližnjim poljem (SNOM).

Optične metode detekcije in ekscitacije: optična detekcija posameznih molekul, senzorji na osnovi evanescentnega polja, površinska plazmonska resonanca, fotoaktivirane bioaktivne probe (caged bioactive probes).

B. E. A. Saleh and M. C. Teich: Fundamentals of Photonics, (John Wiley & Sons, 1991)
James B. Pawley ed.: Handbook of Biological Confocal Microscopy, (Plenum Press, NY, 1995, ISBN 0-306-44826-2)

Cilji:
Študent spozna in razume principe delovanja in uporabe najnovejših optičnih tehnik, ki se uporabljajo v raziskavah na področju biofizike.
Kompetence:
Poznavanje in razumevanje principov delovanja optičnih metod, ki se uporabljajo v biofiziki. Poznavanje in razumevanje načrtovanja eksperimentov, načinov merjenja in obdelave ter ovrednotenja podatkov.

Znanje in razumevanje
Pridobljeno znanje omogoča razumevanje delovanja modernih optičnih naprav in pristopov v biofiziki predstavlja osnovo, ki omogoča njihov nadaljni razvoj oziroma prilagajanje na specifične zahteve.
Uporaba
Poznavanje, razumevanje in uporaba fizikalnih metod in optičnih naprav, ki se uporabljajo v biofiziki, biologiji in medicini.
Refleksija
Uporaba fizikalnih metod in optičnih naprav pri raziskavah in diagnostiki kompleksnih bioloških sistemov.
Prenosljive spretnosti - niso vezane le na en predmet
Povezovanje osnovnih fizikalnih principov in teoretičnih pojmov z modernimi eksperimentalnimi pristopi v biofiziki, biologiji in medicini.

Predavanja, vaje, individualne naloge, konzultacije

Pisni izpit
Ustni izpit
(ocene: 5 (negativno), 6-10 (pozitivno), ob upoštevanju Statuta UL)

MUR, Jaka, KAVČIČ, Blaž, POBERAJ, Igor. Fast and precise Laguerre-Gaussian beam steering with acousto-optic deflectors. Applied optics, ISSN 1559-128X. Tiskana izd., 2013, vol. 52, iss. 26, str. 6506-6511. http://www.opticsinfobase.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-52-26-6506, doi:10.1364/AO.52.006506. [COBISS-SI-ID 2608228]

VILFAN, Andrej, BABIČ, Dušan, KAVČIČ, Blaž, KOKOT, Gašper, OSTERMAN, Natan, POBERAJ, Igor, VILFAN, Mojca. Measurement of fluid flow generated by artificial cilia. V: TOONDER, Jaap M. J. de (ur.), ONCK, Patrick R. (ur.). Artificial cilia, (RSC nanoscience & nanotechnology, ISSN 1757-7136). Cambridge: The Royal Society of Chemistry, 2013, str. 244-258. http://pubs.rsc.org/en/content/chapter/bk9781849735971-00244/978-1-84973-597-1. [COBISS-SI-ID 26814759]

KOKOT, Gašper, VILFAN, Mojca, OSTERMAN, Natan, VILFAN, Andrej, KAVČIČ, Blaž, POBERAJ, Igor, BABIČ, Dušan. Measurement of fluid flow generated by artificial cilia. Biomicrofluidics, ISSN 1932-1058, 2011, vol. 5, no. 3, str. 034103-1-034103-9, doi: 10.1063/1.3608139. [COBISS-SI-ID24932135]

OSTERMAN, Natan, POBERAJ, Igor, DOBNIKAR, Jure, FRENKEL, Daan, ZIHERL, Primož, BABIČ, Dušan. Field-induced self-assembly of suspended colloidal membranes. Physical review letters, ISSN 0031-9007. [Print ed.], 2009, vol. 103, str. 228301-1-228301-4, doi:10.1103/PhysRevLett.103.228301. [COBISS-SI-ID 2204516]

KAVČIČ, Blaž, BABIČ, Dušan, OSTERMAN, Natan, PODOBNIK, Boštjan, POBERAJ, Igor. Magnetically actuated microrotors with individual pumping speed and direction control. Applied physics letters, ISSN 0003-6951, 2009, vol. 95, str. 023504-1-023504-3, doi: 10.1063/1.3176969. [COBISS-SI-ID 2184036]