Amorf- és polikristályos-jellegű biológiai eredetű fotonikus nanoarchitekúrák szerkezeti és optikai tulajdonságainak vizsgálata  részletek

súgó  nyomtatás 
vissza »

 

Projekt adatai

 
azonosító
111741
típus K
Vezető kutató Biró László Péter
magyar cím Amorf- és polikristályos-jellegű biológiai eredetű fotonikus nanoarchitekúrák szerkezeti és optikai tulajdonságainak vizsgálata
Angol cím Structural and optical properties of amorphous- and polycrystalline-like photonic nanoarchitectures of biologic origin
magyar kulcsszavak fotonikus nanoarchitekturák, optika es szerkezeti tulajdonságok, biológiai szerep, abszorbció, szinek es nanaoarchitektúrák stabilitása időben
angol kulcsszavak phtonic nanoarchitectures, optical and structural properties, biological role, absorbtion, stability in time of the colors and of the nanoarchitectures
megadott besorolás
Fizika (Élettelen Természettudományok Kollégiuma)40 %
Ortelius tudományág: Optikai és dielektromos tulajdonságok
Anyagtudomány és Technológia (fizika) (Élettelen Természettudományok Kollégiuma)30 %
Ortelius tudományág: Nanotechnológia (Anyagtechnológiák)
Állati viselkedés, viselkedésökológia (Komplex Környezettudományi Kollégium)30 %
Ortelius tudományág: Rovartan
zsűri Fizika
Kutatóhely Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézet (Energiatudományi Kutatóközpont)
résztvevők Bálint Zsolt
Gergely-Fülöp Eszter
Horváth Zsolt Endre
Kertész Krisztián Imre
Koós Antal Adolf
Márk Géza István
Piszter Gábor
Vancsó Péter
Vértesy Zofia
projekt kezdete 2015-01-01
projekt vége 2019-06-30
aktuális összeg (MFt) 27.820
FTE (kutatóév egyenérték) 14.05
állapot aktív projekt





 

Zárójelentés

 
kutatási eredmények (magyarul)
A munkánk egyik fontos célja az volt, hogy a szokványos fizikai-anyagtudományi szempontok mellett a biológia szemszögéből is megvizsgáljuk a lepkék szárnyain előforduló fotonikus nanoarchitektúrákat. Először vizsgáltuk nagy egyedszámú mintákon a boglárkafélék szerkezeti színét adó nanoarchitektúrák spektrális tulajdonságait, megmutattuk: annak következtében, hogy a szexuális jelzőszín szelekciós tényező, a maximumok eloszlása nem normális, hanem szűk tartományon egyenletes. Igazoltuk, hogy a szaporodási stratégia befolyásolja a szexuális jelzőszint előállító nanoarchitektúrát. Elsőként mutattuk meg, hogy a spektrális jellemzők alkalmasak lehetnek biogeográfiai kérdések eldöntésére: karakterisztikus különbséget mutattunk ki az európai ás ázsiai Polyommatus icarus hímek kék, szexuális jelzőszínében. Elsőként mutattuk ki, hogy a szerkezeti szín akár 100 éven át (300generáció) is stabil. Általunk előállított bábokon végzett hűtési kísérletekkel igazoltuk, hogy a szexuális kommunikációban szerepet játszó szerkezeti szín stresszállósága jelentősen meghaladja a pigmentek alapú szárny fonák mintázat stabilitását. Szerkezeti modellt dolgoztunk ki az általunk vizsgált, szerkezeti színt adó közelrendezett fotonikus nanoarchitektúrákra, és igazoltuk, hogy a modellünk alapján kalitatív leírás adható a gőzérzékelési kísérletek során tapasztalt színváltozásra. Igazoltuk, hogy egytelen szárnypikkely is elégséges a gőzérzékeléshez és a pikkelyek egymásra rendezése megnöveli az érzékenységet.
kutatási eredmények (angolul)
An important goal of our work was to combine the usual physics-materials science point of view, with that of biology in the investigation of the photonic nanoarchitectures occurring on butterfly wings. We investigated for the first time the spectral characteristics of these on large sample batches, we showed: due to the fact the sexual signaling color is subjected to selection, its distribution is not normal, but uniform on a narrow range. We proved that the mating strategy influences the properties of the photonic nanoarchitecture. We showed for the first time that the spectral characteristics may be used in biogeographic investigations: we showed characteristic differences in the blue sexual signaling color of European and Asian Polyommatus icarus males. We showed for the first time that the sexual signaling color is stable over periods of 100 years (300 generations). Using cooling experiments performed on pupae produced by ourselves, we demonstrated that the sexual signaling color of structural origin is much more stress resistant than the pigment based ventral wing pattern. We developed a structural model for the investigated quasiordered photonic nanoarchitectures and we showed using this model qualitative agreement with the color changes observed during vapor sensing experiments. We showed that a single scale is sufficient for vapor sensing and the sensitivity can be increased by scale stacking.
a zárójelentés teljes szövege https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=111741
döntés eredménye
igen





 

Közleményjegyzék

 
Zs. Bálint, G. Katona, K. P. Karácsonyi, K. Kertész, G. Piszter, L. P. Biró: Observatins on the optical properties of an early summer blue butterfly community in Transylvania, Romania (Lepidoptera: Lycaenidae, Polyommatini), Studia Universitatis “Vasile Goldiş” 24, 4, 369-372 (2014), 2015
K. Kertész, G. Piszter, G. I. Márk, Z. E. Horváth, B. D. Wilts, D. G. Stavenga, Zs. Bálint, L. P. Biró: Iridescent and non-iridescent photonic nanoarchitectures in Lycaenid butterflies, The Perception of Iridescence (The Rank Prize Funds), 20-23 April 2015, Grasmere, UK, 2015
K. Kertész, G. Piszter, Zs. Bálint, L.P. Biró: Gas sensing properties of biological and bioinspired photonic nanoarchitectures, The Perception of Iridescence (The Rank Prize Funds), 20-23 April 2015, Grasmere, UK, 2015
K. Kertész, G. Piszter, Zs. Bálint, L. P. Biró: Investigation of physical color constancy on butterfly wings, E-MRS Spring Meeting, 11-15 May 2015, Lille, France, 2015
L. P. Biró, K. Kertész, G. Piszter and Z. Bálint: Photonic Nanoarchitectures in Butterfly Wing Scales, 3rd Conference on Advances in Electronic and Photonic Technologies (ADEPT), June 1-4, 2015, Štrbské Pleso, Slovakia, 2015
G. Piszter, K. Kertész, Z. Bálint, L. P. Biró: Photonic nanoarchitectures in butterfly wing scales and butterfly chromaticity diagram as a well-tuned emitter – detector system for optical vapor sensing, META 2015, 4-7 August 2015, New York, USA, 2015
G. Piszter, K. Kertész, Zs. Bálint, L. P Biró: Variability of the Structural Coloration in Two Butterfly Species with Different Prezygotic Mating Strategies, PLoS ONE 11, e0165857, 2016
G. Piszter, K. Kertész, Zs. Bálint, L. P. Biró: Pretreated Butterfly Wings for Tuning the Selective Vapor Sensing, Sensors 16, 1446, 2016
K. Kertész, G. Piszter, Zs. Bálint, L. P. Biró: Geographic variation of the structural coloration of male Polyommatus icarus butterflies, 2-6 May 2016, E-MRS Spring Meeting, Lille, France, 2016
Bálint Zsolt, Kertész Krisztián, Piszter Gábor, Biró László Péter: Lepke-élettan – a pikkelyek szerepe a boglárkaformák (Polyommatinae) Kárpát-medencei képviselőin bemutatva, 2016. július 7-10., II. Országos Lepkész Találkozó (OLT), Szögliget, 2016
K. Kertész, G. Piszter, Zs. Bálint, Z.E. Horváth, L. P. Biró: Investigation of vapour sensing properties on different biological photonic nanoarchitectures, 19-22 September 2016, E-MRS Fall Meeting, Warsaw, Poland, 2016
L. P. Biró, K. Kertész, G. Piszter, G. I. Márk, Zs. E. Horvát, Zs. Bálint: Structural coloration of lycaenid butterflies: from sexual signaling to chemically selective sensing, 12-15 October 2016, SIWAN7 Szeged International Workshop on Advances In Nanoscience, Szeged, Hungary, 2016
K. Kertész, G. Piszter, Zs. Bálint, L. P. Biró: Természetes fotonikus nanoarchitektúrák kémiai érzékelésének újabb eredményei, 2016. november 25-26., Magyar Tudomány Napja Erdélyben konferencia, Kolozsvár, Románia, 2016
G. Piszter, K. Kertész, Zs. Bálint, L.P. Biró: Variability of structural coloration in Blue butterfly wings, 4-6 May 2016, Living Light 2016, San Diego, USA, 2016
Krisztián Kertész, Gábor Piszter, Zsolt Endre Horváth, Zsolt Bálint & László Péter Biró: CHANGES IN STRUCTURAL AND PIGMENTARY COLOURS IN RESPONSE TO COLD STRESS IN POLYOMMATUS ICARUS BUTTERFLIES, Scientific Reports 7 (2017) 1118; DOI:10.1038/s41598-017-01273-7, 2017
Piszter Gábor, Kertész Krisztián, Bálint Zsolt, Biró László Péter: Structural coloration of Blue butterflies: from sexual signaling to chemically selective sensing, Nanomaterials and Nanotechnology Meeting 2017, Ostrava, Csehország, 2017.05.22 – 25., 2017
Kertész Krisztián, Piszter Gábor, Horváth Zsolt Endre, Bálint Zsolt, Biró László Péter: Pigment és szerkezeti színek változása hosszú idejű hűtés hatására az Ikarusz boglárka (Polyommatus icarus) szárnyain, III. Országos Lepkész Találkozó, Felsőtárkány, 2017.07. 7 - 9., 2017
K. Kertész, G. Piszter, Zs. E. Horváth, Zs. Bálint, L. P. Biró: Lepkeszárnyak színének változása a természetben és az alkalmazásban, Magyar Biofizikai Társaság XXVI. Kongresszusa, Szeged, 2017. augusztus 22-25., 2017
K. Kertész, G. Piszter, Zs. Bálint, Z. E. Horváth, L. P. Biró: Nanoarchitectures on butterfly wings as vapor sensor, European Materials Research Society 2017 Fall Meeting, Warsaw, Poland, 18- 21 September 2017,, 2017
Biró L. P., Kertész K., Piszter G., Márk G. I., Horváth Zs. E., Bálint Zs.: Fizika lepkeszárnyakon - Repülő ékszerek, Magyar Tudomány Ünnepe, Kolozsvári Akadémiai Bizottság, Kolozsvár, Románia, 2017. 11.03, 2017
K. Kertész, G. Piszter, Zs. Bálint, L. P. Biró: Ikarusz boglárka (Polyommatus icarus) lepkék színének földrajzi hely szerinti változatossága, Magyar Tudomány Napja Erdélyben, 2017 november 24-25, Kolozsvár, Románia, 2017
Piszter Gábor, Kertész Krisztián, Márk Géza, Bálint Zsolt, Horváth Zsolt, Biró László Péter: Vapor Sensing Properties of Photonic Nanoarchitectures of Biological Origin, 2017 MRS Fall Meeting & Exhibit, Boston, USA, 2017.11.26 – 12.01, 2017
G. I. Márk, K. Kertész, G. Piszter, Zs. Bálint, and L. P. Biró: Full 3D simulations of the gas sensing process in butterfly wings, 2017 EMRS Spring Meeting, Strasbourg, France, 22-26. May 2017, 2017
G. I. Márk, K. Kertész, G. Piszter, Zs. Bálint, and L. P. Biró: The role of first- and second order light scattering processes in decomposing the 3D nanostructure of butterfly wing scales, META’17, 8th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics, Incheon, Korea, July 25–28, 2017, 2017
K. Kertész, G. Piszter, Zs. Bálint, L. P. Biró László: Optical Vapor Sensing on Single Wing Scales and on Whole Wings of the Albulina metallica Butterfly, Sensors 18, 4282 (2018), 2018
Zs. Bálint, Sz. Sáfián, A. Hoskins, K. Kertész, A. A. Koós Antal, Zs. E. Horváth, G. Piszter, L. P. Biró: The Only Blue Mimeresia (Lepidoptera: Lycaenidae: Lipteninae) Uses a Color-Generating Mechanism Widely Applied by Butterflies, Journal of Insect Science 18(3): 6; 1-8. (2018), 2018
T. Pyrcz, R. Garlacz, K. Kertész, L. P. Biró, Zs. Bálint: An imperfect imago? Post-mating loss of iridescent scales in Cheimas butterflies may change female from attractive to cryptic (Lepidoptera: Nymphalidae: Satryinae), Journal of Natural History 52(19-20): 1333-1350 (2018), 2018
Zs. Bálint Zsolt, L. P. Biró László: Nappali lepkemegfigyelések a Keleti-Kárpátokban (Lepidoptera). Daytime observations of butterflies and moths in the Eastern Carpathians (Lepidoptera), eActa Naturalia Pannonica 14: 5-18 (2018), 2018
J. F. Guerra Serrudo , G. Siebel, R. Vila, D. Benyamini, Zs. Bálint: A remarkable record of the genus Pseudolucia from Bolivia (Lepidoptera: Lycaenidae), Opuscula Zoologica Budapest 49(1): 23-31 (2018), 2018
Zs. Bálint, K. Kertész, G. Piszter, L. P. Biró: When she is getting more observable: A hypothesis why otherwise brown lycaenid females are getting blue (Lepidoptera: Lycaenidae, Polyommatini), Benyamini D. & Jones E. (eds), 2018. The Third international Congress of the Middle East Butterflies. Book of Abstracts, pp. 16-17. The Israeli Lepidopterist’s Society, B, 2018
M. Costa, Á. L. Viloria, S. Attal, M. Benmesbah, A. F. E. Neild, Zs. Bálint: Lepidoptera from the Pantepui. Part V. New Lycaenidae (Theclinae: Eumaeini), Opuscula Zoologica Budapest 49(2): 163-179 (2018), 2018
Zs. Bálint, G. Piszter, K. Kertész, L. P. Biró: Physiology of butterflies: the various roles of wing scales presented via case studies (Lepidoptera: Lycaenidae), Mitteilungen der Deutschen Gesellschaft für Allgemeine und Angewandte Entomologie 21: 309-312 (2018)., 2018
G. Piszter, K. Kertész, Zs. E. Horváth, Zs. Bálint, L. P. Biró: Szerkezeti és pigment eredetű színek stresszállósága Ikarusz boglárka lepkék esetében, Fizikai Szemle 68 (7-8), 225-229 (2018), 2018
Zs. Bálint, K. Kertész, G. Piszter, L. P. Biró: When she is getting more observable: A hypothesis why otherwise brown lycaenid females are getting blue (Lepidoptera: Lycaenidae, Polyommatini), Third International Congress of the Middle East Butterflies, Tel Aviv, Izrael, 31.5.-2.6.2018, 2018
K. Kertész, G. Piszter, Zs. Bálint, L. P. Biró: Investigation of the long term stability of vapor sensors based on butterfly wings, European Materials Research Society 2018 Fall, Warsaw, Poland, 17- 20 September 2018, 2018
G. I. Márk, G. Piszter, K. Kertész, Zs. Bálint, L. P. Biró László: A lepkeszárny fényvisszaverésének modellezése a Comsol Wave Optics Module segítségével, Comsol Day, Budapest, Hungary, 2018.04.17., 2018
K. Kertész, G. Piszter, Zs. E. Horváth, Zs. Bálint, L. P. Biró: Szerkezeti és pigment eredetű színek változása Polyommatus icarus lepkék szárnyain, Kolozsvári Biológus Napok, 2018 április 13-14, Kolozsvár, Románia, 2018
K. Kertész, G. Piszter, Zs. Bálint, L. P. Biró: Investigation of vapor mixtures in the gas sensing experiments using biological photonic crystal sensors, European Materials Research Society 2018 Spring, Strasbourg, France, June 18-22., 2018
Zs. Bálint, K. Kertész, G. Piszter, L. P. Biró: Az egyetlen kék színű algászka (Lycaenidae: Lipteninae) tanulságai magyar lepkészeknek., IV. Országos Lepkésztalálkozó, Kócsagvár, Sarród, Fertő-Hanság Nemzeti park, 2018. április 12-14., 2018
K. Kertész, G. Piszter, Zs. Bálint, L. P. Biró: Ikarusz boglárka (Polyommatus icarus) hímek kékjének biogeográfiai változatossága Eurázsiában, IV. Országos Lepkésztalálkozó, Kócsagvár, Sarród, Fertő-Hanság Nemzeti park, 2018. április 12-14., 2018
G. Piszter, K. Kertész, Zs. E. Horváth, Zs. Bálint, L. P. Biró: Lepkék pikkelyeiben előforduló biológiai eredetű fotonikus nanoarchitektúrák vizsgálata és alkalmazása, Anyagtudományi Nap 2018, Debrecen, Magyarország, 2018. 09. 06., 2018
Kertész Krisztián, Piszter Gábor, Bálint Zsolt, Biró László Péter: Biogeographical patterns in the structural blue of male Polyommatus icarus butterfies, Scientific Reports 9, 2338 (2019), 2019
Gábor Piszter, Krisztián Kertész, Zsolt Bálint, László Péter Biró: The structural colors of the Blue butterflies: from sexual signaling to chemically selective vapor sensing, SPIE Proceedings 10965, 109650V (2019), 2019
Gábor Piszter, Krisztián Kertész, Zsolt Bálint, László Péter Biró: Optical Detection of Vapor Mixtures Using Structurally Colored Butterfly and Moth Wings, Sensors, 19(14), 3058; (2019), 2019
Géza I. Márk, Kertész Krisztián, Piszter Gábor, Zsolt Bálint, Biró László Péter: Modeling the reflectance changes induced by vapor condensation in Lycaenid butterfly wing scales colored by photonic nanoarchitectures, Nanomaterials 9, 759 (2019), 2019
Géza I. Márk, Krisztián Kertész, Gábor Piszter, Zsolt Bálint, László P. Biró: First- and Second Order Light Scattering Processes in Bilogical Photonic Nanostructures, in: Fundamental and Applied Nano-Electromagnetics II (Eds.: A. Mafucci & S. Maksimenko), Springer, 2019
Gábor Piszter, Krisztián Kertész, Horváth Zsolt Endre, Zsolt Bálint, László Péter Biró: Reproducible phenotype alteration due to prolonged cooling of the pupae of Polyommatus icarus butterflies, Plos ONE (elbírálás alatt), 2019
Kertész Krisztián, Piszter Gábor, Horváth Zsolt Endre, Bálint Zsolt, és Biró László Péter: Szerkezeti eredetű kék szín földrajzi hely szerinti eltérései Polyommatus icarus lepkék szárnyain, Kolozsvári Biológus Napok, Kolozsvár, Románia, 12.04.-13.04.2019, 2019
Gábor Piszter, Krisztián Kertész, Zsolt Bálint, László Péter Biró: Biogeographical patterns in the structural blue of male Polyommatus icarus butterflies, Bio-inspired Optics and Photonics Workshop, Dresden, Germany, June 24-27, 2019, 2019
Gábor Piszter, Krisztián Kertész, Zsolt Bálint, László Péter Biró: The structural colors of the Blue butterflies: from sexual signaling to chemically selective vapor sensing, SPIE Smart Structures & Nondestructive Evaluation, Denver, USA, March 3-7, 2019, 2019
Gábor Piszter, Krisztián Kertész, Zsolt Bálint, László Péter Biró: Lepkék pikkelyeiben előforduló fotonikus nanoszerkezetek vizsgálata és alkalmazása, OTDK, Roska Tamás Tudományos Előadás, Eger, Magyarország, 2019. április 24., 2019
Bálint Zs., Cerdeña-Gutiérrez J., Boyer P., Florczyk K., Pyrcz TW.: Notes on the identity of the male paralectotype of Thecla heodes and description of a new species: Strymon cryptodes sp. nov. from northern Peru (Lepidoptera: Lycaenidae), Opuscula Zoologica Budapest 50(1), 23-29 (2019), 2019
Das G.N., Gayen S., Snyal A. K., Chandra K. & Bálint Zs.: A lesser-known butterfly from Uttarakhand, Western Himalaya: Polyommatus dux Riley, 1927 (Kumaon Meado Blue) (Lycaenidae: Polyommatinae: Polyommatini)., Caucasian Entomological Bulletin 15(1) (2019) (nyomtatásban), 2019





 

Projekt eseményei

 
2017-01-26 14:13:17
Résztvevők változása




vissza »