Kvantni biolaser (Ilustracija: @sciencechannel/Twitter)
Kvantni biolaser (Ilustracija: @sciencechannel/Twitter)

Što meduze, zrcala i bakterija E. coli imaju zajedničko? Zapravo vrlo malo, no znanstvenici su otkrili ako ih kombinirate, dobijate posve novu tehnologiju - kvantni biološki laser, koji radi na sobnoj temperaturi.


U nedavno objavljenoj studiji mješoviti tim škotskih i njemačkih znanstvenika otkrio je način kako proizvesti polaritonski laser, koristeći proteine meduza, kultivirane u stanicama bakterije E. coli i uz pomoć zrcala. Studija je objavljena u znanstvenom časopisu Science Advances, a navedeni tim znanstvenika opisao je svoju tehniku proizvodnje polaritonskog lasera, kao i njegovu potencijalnu uporabu.

Kao što većina javnosti zna, na osnovnoj razini, obični laseri rade tako da zrcale fotone u tubi te na taj način kreiraju usku zraku. No, postoji i druga vrsta lasera, polaritonski laser, koji radi na način da fotone baca naprijed-nazad između pobuđenih molekula. Razlog zašto potonji nije pronašao svoju uporabu u svakodnevnom životu, jest zato što mora biti ohlađen na ekstremno nisku temperaturu da bi radio ispravno.

U navedenom novom pristupu znanstvenici pojašnjavaju da su osmislili polaritonski laser koji radi na sobnoj temperaturi.

No, pojasnimo pojam polaritona za početak, prije nego pojasnimo sam proces razvoja istoimenog lasera, kojeg su osmislili Škoti i Nijemci. Polaritoni su kvazičestice koje imaju sposobnost prijenosa pobuđenosti sa sobom, a nastaju međudjelovanjem fotona i fonona. Fonon je, pak, elementarna čestica (kvant) zvučnih valova (vibracije kristalne rešetke) u čvrstim tijelima.

E sad, da bi napravili svoj revolucionaran polaritonski laser, znanstvenici su u laboratoriju uzgojili poboljšan fluorescentni protein iz meduza u stanicama E. coli, jer su one u ranijim istraživanjima pokazale sposobnost proizvodnje polaritona.

Raniji pokušaji rezultirali su neuspjehom jer su se pobuđene čestice sudarale (proizvodile visoku temperaturu pa otud potreba za hlađenjem), no proteini meduza došli su s već ugrađenim rješenjem. Svaki taj protein valjkastog je oblika s fluorescentnim molekulama zaštićenim unutar tog omotača, koji onemogućuje međusobno sudaranje, što je u prethodnim istraživanjima stvaralo problem znanstvenicima.

Na kraju su znanstvenici pojasnili da zbog činjenice da njihov polaritonski laser radi na sobnoj temperaturi, on može biti idealan za otkrivanje stanica raka. Jedina "mana" mu je što proizvodi isključivo zelenu zraku, zbog prirode proteina iz meduza.

Osim toga moguće su i brojne primjene u kvantnoj fizici.