ოპტიკისა და სპექტროსკოპიის განყოფილება
კვლევების სფეროები:
1) კიბოს დიაგნოსტირების კონვენციური მეთოდები დაფუძნებულია ბიოლოგიური ქსოვილის საეჭვო უბნების ვიზუალურ დაკვირვებაზე. მას მოსდევს ქსოვილის დამაზიანებელი ბიოფსია, ბიოფსიის მასალის მრავალსაფეხუროვანი დამუშავება და მიკროსკოპით მომქანცველი სუბიექტური გამოკვლევა. ამრიგად, კიბოს დიაგნოსტიკა იწვევს ბიოქსოვილის სერიოზულ დაზიანებას და მოითხოვს ადამიანური, მატერიალური და დროითი რესურსების დიდ დანახარჯს.
საქართველოს ტექნიკური უნივერსიტეტის კიბერნეტიკის ინსტიტუტის მეცნიერთა ჯგუფი (ზ. მელიქიშვილი, თ. მედოიძე და ზ. ჯალიაშვილი) მუშაობს ბიოლოგიური ქსოვილის პათოლოგიების, მათ შორის ნეოპლაზიების, გამოვლენის ისეთ ინოვაციურ მეთოდზე როგორიცაა ლაზერით ინდუცირებული ფლუორესცენციის სპექტროსკოპია (laser induced fluorescence spectroscopy – LIFS). ჩატარებული კვლევების შედეგად შექმნა დანადგარი – ლაზერული კანცეროსკოპი (ნახ. 1). შემოთავაზებული დანადგარი და ტექნოლოგია, რომელიც ლაზერის ნანოწამიანი იმპულსებით ბიოქსოვილებში გამოწვეული ფლუორესცენციის სპექტრების ანალიზს ეფუძნება, მათი სხვადსხვა პათოლოგიების გამოვლენის მძლავრ საშუალებას იძლევა. განსაკუთრებით უნდა აღინიშნოს კიბოს დიაგნოსტირება (ნახ. 2) და დიაგნოზის შემდგომი დიფერენცირება კიბოს სახეობების მიხედვით. მოცემული დანადგარი და ტექნოლოგია საშუალებას იძლევა: (i) ქსოვილის პათოლოგია მყისიერად იქნეს აღმოჩენილი, (ii) პაციენტის გასინჯვისას ან ქირურგიული ოპეარციის მიმდინარეობისას ჩატარდეს ქსოვილების საეჭვო არეების მონიტორინგი რელური დროის რეჟიმში. მეთოდის არაინვაზიურობა ლაზერის გამოსხივების პარამეტრების შერჩევით მიიღწევა.
ნახ. 1. კიბერნეტიკის ინსტიტუტის ლაზერული კანცეროსკოპი
ნახ. 2. ლაზერული კანცეროსკოპით გამოვლენილი კიბოს (cancer) და მიმდებარე (adjacent) ქსოვილების ფლუორესცენციის სპექტრები.
2) მოლეკულების სინათლით მართვადი აგრეგაციები ორგანულ ნაერთებში
საინფორმაციო ტექნოლოგიებში, ფოტოგრაფიაში, სინათლის გამომსხივებლებში და სხვა მოწყობილობებში გამოყენების პერსპექტიულ კანდიდატებს წარმოადგენს მოლეკულების აგრეგაციები. ეს მოვლენა დღეისათვის მეცნიერების ინტენსიური კვლევის საგანს წარმოადგენს.
ოპტიკური ანიზოტროპიის სინათლით ინდუცირების და პოლარიზაციული სპექტროსკოპიის მეთოდების გამოყენებით სამცნიერო ჯგუფში მიმდინარეობს სინათლით მართვადი აგრეგაციების როგორც ფუნდამეტური, ასევე გამოყენებითი კვლევები. ეს თემატიკა მუშავდება ეროვნული სამეცნიერო ფონდის მიერ დაფინანსებული საგრანტო პროექტის ფარგლებშიც.
მაგალითის სახით მე–2 და მე–3 ფიგურებზე წარმოდგენილია ჩვენს მიერ ერთ შემთხვევაში ცდაზე რეალიზებული აგრეგაციების ფოტოდაშლის და ფოტოინდუცირების სადემონსტრაციო სურათები. სურათები გადაღებულია მიკროსკოპიდან ჩაკეტილ პოლარიზატორებში. ფიგ. 2-ზე ჩაბნელებული რგოლი წარმოადგენს არაპოლარიზებული სინათლის მოქმედებით აგრეგაციების ფოტოდაშლის ადგილის გამოსახულებას, ხოლო ისრით მითითებული წრე წარმოადგენს აგრეგაციების დაშლის ადგილზე წრფივად პოლარიზებული სინათლით ფოტოინდუცირებული აგრეგაციების გამოსახულებას. სპონტანურად ინდუცირებული აგრეგაციებისგან განსხვავებით (იხ. უკიდურესი გარე რგოლი), ფოტოინდუცირებულ აგრეგაციებს აქვთ ერთნაირი ორიენტაციის ოპტიკური ღერძები. ამის მაჩვენებელია ის, რომ ფიგ. 3-ზე, რომელიც ფიგ. 2-ზე გამოსახული მდებარეობიდან ფირის გარკვეულ კუთხეზე მობრუნების შემდეგაა გადაღებული, ეს ადგილი სრულადაა ჩაბნელებული.
ფიგ.1
ფიგ.2
ფიგ.3
3) ფოტონიკა - ფოტონური სტრუქტურები
ერთ-ერთი აქტუალური და პერსპექტიული მიმართულება ფოტონიკაში არის ფოტონური სტრუქტურების შემუშავება არაორგანული მინის საფუძველზე. ამ მიმართულების პერსპექტიულობა განისაზღვრება მინის ფიზიკური და ქიმიური თვისებებით: მაღალი ერთგვაროვნება, კარგი ოპტიკური თვისებები, მახასიათებლებლების სტაბილურობა, მინი-შემადგენლობის შეცვლის შესაძლებლობა ქიმიური მეთოდებიტ, იაფი წარმოება და სხვ. მინის უნიკალური თვისებაა მისგან ოპტიკური ბოჭკოს გამოწელვა. განსაკუთრებულ ყურადღებას იმსახურებს ის ფაქტი, რომ ფოტოფიზიკური მოვლენები ფოტონურ სტრუქტურებში არსებითად განსცხვავდებიან ანალოგიური მოვლენებისგან ჩვეულებრივ მასალებში. გარდა ამისია, ზოგიერთ ოპტიკურ მოვლენებს არ გააჩნია ანალოგი კლასიკურ ოპტიკაში.
განყოფილების ერთი ჯგუფის მიერ შექმნილია ფოტონური სტრუქტურების ექსპერიმენტალური ნიმუშები. კერძოდ:
ა) ოპტიკური გამოსახულების კონტრასტის მთლიანად ოპტიკური ზესწრაფმოქმედი გადამრთველი (პატენტი GEO 2006 3965 B)>br> ბ) მთლიანად ოპტიკური კომუტატორი (პატენტი GE P 2007 4850 B)
გ) ფოტონური ცილინდრული ლინზა
სურათზე: სრულიად ოპტიკური გადამრთველი