Caracterización óptica de películas de bacteriorhodopsin
Date
2000
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Abstract
La presente investigación aborda el estudio y la caracterización experimental de las propiedades ópticas no lineales en películas delgadas de bacteriorrodopsina (bacteriorhodopsin), una proteína fotosintética presente en la membrana púrpura de la bacteria Halobacteria halobium. El trabajo fundamenta las singulares capacidades fotocromáticas de este biomaterial, cuyo cromóforo (retinal) desplaza su pico de absorción hasta los 570 nm al unirse a la proteína, generando un ciclo fotoquímico de bombeo de protones que transita reversiblemente entre el estado basal conformacional B y el estado intermedio metaestable M. Esta dinámica fotoinducida exhibe una alta eficiencia cuántica de 0.64, excitación en escalas de subpicosegundos, posibilidad de borrado fotoestimulado en 200 ns y una excepcional estabilidad que supera más de 10^6 ciclos continuos de escritura y borrado óptico.
En el régimen de la fotónica no lineal, la obra resalta la ventaja crítica de la bacteriorrodopsina frente a medios inorgánicos tradicionales: mientras que los materiales convencionales requieren potencias del orden de kilovatios (kW) para manifestar efectos no lineales, este biopolímero opera eficientemente en el rango de los milivatios (mW) a lo largo de una amplia banda del espectro visible. Para cuantificar este comportamiento, el proyecto implementa la técnica de mezcla de cuatro ondas (four-wave mixing), analizando la generación del haz óptico conjugado de fase y evaluando rigurosamente cómo varían la reflectividad de la señal y la eficiencia de difracción en función de parámetros experimentales clave, tales como la posición relativa de la muestra, la intensidad de los haces de bombeo y sondeo, y el ángulo de cruce interfasial.
A través de sus tres capítulos constitutivos, el documento transita desde la biofísica del fotociclo y los fundamentos de la holografía en tiempo real, hasta la instrumentación del banco de pruebas óptico y el análisis cuantitativo de los patrones de difracción resultantes. Al consolidar las bases experimentales para el uso de la bacteriorrodopsina en compuertas lógicas fotónicas, memorias biocomputacionales y almacenamiento holográfico, la tesina fundamenta una plataforma tecnológica preliminar orientada a la implementación de correladores ópticos de alta velocidad para el procesamiento de imágenes.