Anzeige
Whether it’s right under our nose or far away, when we observe an object we see it—provided we have healthy eyes and normal vision or suitable glasses—in focus. For this to work, muscles deform the lenses of our eyes and adjust them to a suitable focal distance.
For miniaturized technical devices, microscale lenses with a similar adaptable focus could be an advantage. In the journal Angewandte Chemie, Hong-Bo Sun and a team from Jilin University (China) have described a new approach to the production of adjustable microlenses made from protein gels.
Proteins are potentially useful as “building materials” for microcomponents because they are readily available, inexpensive, and biocompatible. They can also change their properties in response to external stimuli, which makes them an interesting material for use in adjustable microlenses. However, lenses must be extremely precise in order to meet optical requirements—something difficult to achieve with proteins. In addition, they must be fast, simple, and inexpensive to produce.
The Chinese researchers have now met this challenge: They used a laser to “write” the desired micrometer-sized lens shape out of a solution of bovine serum albumin, a protein. Methylene blue acts as a photosensitizer, which captures the light energy like an antenna and triggers a crosslinking reaction of the protein molecules. Driven by a computer, the laser cuts out the desired three-dimensional form voxel by voxel. A voxel is a three-dimensional pixel, a tiny segment of volume. The irradiation used is in femtosecond pulses, which lasts on the order of 10-13 seconds. The crosslinking reaction only takes place in the locations that are irradiated. After the reaction, the protein molecules that have not reacted can simply be rinsed away. What stays behind is a cross-linked, aqueous protein gel in the shapes of micrometer-sized lenses.
Direct writing with lasers usually results in structures that have too rough a surface for optical applications. By optimizing the duration of the laser pulse, the pulse intensity, and the protein concentration, Sun and his team obtained lenses with outstanding optical properties.
The special trick in this case is that the amount of liquid absorbed by the protein gel depends on the pH value of the solution. Increasing the pH causes the lens to swell. If the increase in thickness is limited by a glass surface, the lens primarily grows in width and becomes flatter. If the pH value is reduced, the gel shrinks and the lens is more curved. Because the radius of curvature determines the focal length of the lens, this method can be used to focus the microlenses.
Because the protein lenses are biocompatible, they may be used in optical analytical systems for medical diagnostics or lab-on-a-chip technology.
About the Author
Dr Hong-Bo Sun is a Changjiang Professor at Jilin University, China. His main specialty is laser micronanofabrication, by which various micro-optical, microelectronic, micromechnical, microfludic, and biomimetic structures and devices have been designed and fabricated in his group.
Author: Hong-Bo Sun, Jilin University, Changchun (China), http://www.lasun-jlu.cn/people.php
Title: Dynamically Tunable Protein Microlenses
Angewandte Chemie International Edition, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/anie.201105925
Hong-Bo Sun | Quelle: Angewandte Chemie
Weitere Informationen: pressroom.angewandte.org
Weitere Berichte zu: Angewandte Chemie > femtosecond laser > photosensitizer > Protein > protein microlenses > protein molecule > protein molecules > suitable focal distance > Sun
Newly discovered breast milk antibodies help neutralize HIV
23.05.2012 | Duke University Medical Center
Scientists unravel role of fusion gene in prostate cancer
23.05.2012 | New York- Presbyterian Hospital/Weill Cornell Medical Center/Weill Cornell Medical College
Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.
Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.
Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...
Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen
Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...
Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.
Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.
Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...
Ein neuer Sonderforschungsbereich (SFB) an der Philipps-Universität geht der einzigartigen Fähigkeit von Mikroorganismen auf den Grund, sich ständig an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB 987 mit dem Titel "Mikrobielle Diversität in der umweltabhängigen Signalantwort" in den kommenden vier Jahren mit voraussichtlich mehr als sieben Millionen Euro.
„Die erfolgreiche Beantragung des neuen Sonderforschungsbereichs belegt einmal mehr die exzellenten wissenschaftlichen Leistungen im Bereich der Mikrobiologie am Standort Marburg“, erklärt Professor Dr. Frank Bremmer, der Marburger Uni-Vizepräsident für Forschung. „Die Einrichtung des SFB wird Marburgs Stellung als zentraler Ort der mikrobiologischen Forschung festigen und deren internationale Sichtbarkeit weiter erhöhen.“ ...
Erosion in tropischen Küstenregionen führt zum schnellen Tod der Korallen
Die Farbigkeit, Vielfalt und Exotik der tropischen Korallenriffe fasziniert viele Menschen weltweit. Und doch sind es die Folgen unserer Zivilisation, die dieses fragile Ökosystem bedrohen durch Klimaerwärmung, Sauerstoffmangel und Ozeanversauerung. Fortschreitende Industrialisierung, Waldrodungen und intensive Landwirtschaft in küstennahen Gebieten führen zu Erosion und verändern die Lebensbedingungen im Meer dramatisch.
Jetzt ...
Anzeige
Anzeige

23.05.2012 | Energie und Elektrotechnik
Nano-Müll lässt sich nicht verbrennen
23.05.2012 | Ökologie Umwelt- Naturschutz
Nea Kameni volcano movement captured by Envisat
23.05.2012 | Geowissenschaften
Jeder Mensch ist anders - Nutzen der individualisierten Medizin
23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
14th Leibniz Conference of advanced science „Sensorsysteme 2012“
23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Exklusive Kontakte beim Investforum
23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten