Negativ fotokromism för starkt ickelinjära optiska responser

Forskningsprojekt, 2026 – 2030

Multifotonsprocesser ligger till grund för metoder såsom fluorescensavbildning och 3D-printning och innebär att TVÅ ELLER FLER fotoner absorberas simultant av en molekyl (markör) då den exciteras, istället för EN foton som är normalfallet. Ofta används fluorescenta molekyler och detta medför en förbättrad spatial upplösning då fokuserat ljus används p.g.a. att användaren ”nästan enbart” ser fluorescens från ljuskällans (tex mikroskopets) fokalpunkt. Ju fler fotoner (två i tvåfotonsmikroskopi, tre i trefotonsmikroskopi osv.) som används desto bättre spatial upplösning. Detta beror på att fluorescensintensiteten I(f) från markörerna beror på excitationsljusets intensitet I(exc) som I(f) ∝ I(exc)y där y är antalet fotoner involverade i excitationen. Vid tvåfotonsabsorption är därför fluorescensintensiteten proportionell mot kvadraten på excitationsljusets intensitet, och vid trefotonsexcitation är beroendet kubiskt osv. Excitationsljusets intensitet är som högst i excitationsljusets fokalpunkt, och detta resulterar i det ovan nämnda fenomenet att molekylens fluorescens "nästan enbart" kommer från fokalpunkten. Problemet är att multifotonsprocesser kräver enormt kraftfulla lasersystem p.g.a. den låga sannolikheten att två eller fler fotoner absorberas simultant. Majoriteten av mikroskopanvändarna kan därför inte dra fördel av dessa fenomen, eftersom endast ett fåtal har den privilegierade tillgången till dessa ovanliga lasrar. Detta projekt syftar till att designa molekyler som absorberar ljus i en enfotonsprocess men erbjuder spatial upplösning som multifotonprocesser. Detta innebär att vanlig enfotonsmikroskop kan användas, men att upplösningen saknar jämförelse i dessa sammanhang (2-4 gångers förbättring).