Preparation features of the end-faces of quartz optical fibers for bacteriorhodopsin films deposition

Authors

  • Ігор Іванович Сакалош INPCSS UzhNU, Ukraine
  • Іван Іванович Трикур INPCSS UzhNU, Ukraine
  • Михайло Юрійович Січка Uzhhorod National University, Ukraine
  • Іван Йосипович Цьома INPCSS UzhNU, Ukraine
  • Василь Михайлович Різак Uzhhorod National University, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.24144/2415-8038.2017.42.27-34

Keywords:

Optical fiber, Optical fiber end-face, Bacteriorhodopsin, Grinding, Polishing, Optical microscopy, Atomic force microscopy

Abstract

In order to improve the performance of sensors based on bacteriorhodopsin with a sensitive element at the end-face of the quartz optical fiber, we have proposed and developed the technology of mechanical grinding and polishing of the end-faces of quartz optical fibers via adapting the existing methods and techniques for grinding and polishing of glass and glassy materials. After grinding the end-face of the quartz optical fiber was subjected to additional chemical treatment in a mixture of hydrogen peroxide and sulfuric acid in 30:70 (piranha) ratio.

The results of the grinding and polishing technique adaptation for the glass-like materials for the treatment of the end-faces of quartz optical fibers and the results of investigations of the polished end-faces of quartz optical fibers with the help of optical and atomic force microscopy and comparison of their characteristics with the raw fibers are presented. In addition, the results of investigations of film structures based on bacteriorhodopsin in gelatin and sol-gel matrices deposited on the end-faces of quartz optical fibers pretreated with the help of the proposed procedure are presented.

Microscopic studies of the surface of the end-faces of quartz optical fibers prepared with the help of the technology that we have worked out indicate that the surface roughness of the polished end-faces does not exceed 10 nm. Investigation of the characteristics of the obtained films showed that, at the end-faces of the quartz optical fiber, a homogeneous transparent film is formed, which has a good adhesion. Spectral studies of the obtained films showed the presence of a clear absorption band of bacteriorhodopsin at 570 nm, which indicates that it keeps its optical characteristics.

 

Author Biographies

Ігор Іванович Сакалош, INPCSS UzhNU

Researcher

Іван Іванович Трикур, INPCSS UzhNU

senior research fellow

Михайло Юрійович Січка, Uzhhorod National University

senior research fellow

Іван Йосипович Цьома, INPCSS UzhNU

Researcher

Василь Михайлович Різак, Uzhhorod National University

Head of the Department SЕІS

References

Krohn D. A. Fiber Optic Sensors: Fundamentals and Applications / D. A. Krohn, T. W. MacDougall, A. Mendez. – Bellingham: SPIE Press Book, 2015. – 332 с. – (Fourth Edition). – (PM247).

І. І. Сакалош, І.І. Трикур, Й. П. Шаркань, М.Ю. Січка, О.І. Корпош, І.Й. Цьома, В.В. Ярош, В.М. Різак “Одержання плівок бактеріородопсину в органічних та неорганічних матрицях на торці оптичного волокна” Науковий вісник Ужгородського університету, серія Фізика Т. 34, (2013) С. 230-235.

Трикур І. І. Одержання плівкових структур на основі бактеріородопсину та дослідження впливу вологості й аміаку на їх оптичні характеристики : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. фіз.-мат. наук : спец. 01.04.10 "Фізика напівпровідників і діелектриків" / Трикур Іван Іванович – Ужгород, 2015. – 20 с.

S.O. Korposh, M.Y. Sichka, I.I. Trikur, Y.P. Sharkany, D.H. Yang, S.W. Lee, J.J. Ramsden, “Films based on bacteriorhodopsin in sol-gel matrices”, Proc. SPIE № 5956, 2005, pp.312-320.

Плівкові структури фотохромного матеріалу бактеріородопсину (ФХМБР). ТУ У 02070832.008 – 97. від 25.12.1997.

J.P. Sharkany, I.I. Trikur, S.O. Korposh, J.J. Ramsden, “Sensitive elements based on bacteriorhodopsin for fiber–optics sensors of chemical components” Proc. SPIE № 5855, 2005, pp. 411-414.

Й.П. Шаркань, Дж.Дж. Рамсден, І.І. Сакалош, М.Ю. Січка, С.О. Корпош, І.І. Трикур "Одержання та структурні особливості нанокомпозитних плівок бактеріородопсин - квантові точки CdSe/ZnS – мікропористазоль-гельна матриця" Фізика і хімія твердого тіла Т. 11, № 1 (2010) С. 170-175.

Published

2017-12-21

Issue

Section

Статті