Idealan holografski fotoosetljivi materijal bi morao da zadovoljava sledeće uslove: visoka moć razlaganja (i preko 5000 linij/mm), visoka osetljivost (u oblasti uJ/cm2), široka oblast spektralne osetljivosti (čitav vidljivi deo spektra), jednostavna proizvodnja, jednostavna i netoksična hemisjka obrada, visoka stabilnost na atmosferske uslove i efekte UV zračenja. Takav materijal ne postoji i zato se i danas vrši stalna potraga za novim i boljim materijalima.
Kod nas smo se koncentrisali na materijale biološkog porekla, kao što su želatin, pululan, dekstran, albumen... Dodavanjem jona hroma, i organskih boja, kao i adekvatnom hemijskom obradom materijali postaju fotoosetljivi, sa dobim holografskijm osobinama. Osnovni materijal je polimer, koji u prisustvu hroma (a možda i gvoždja i mangana) i pod dejstvom svetlosti može da se dodatno polimerizuje, uspostavljajuće velike, unakrsno polimerizovane, lance. Organske boje (kao što su eozin, rodamin), menjaju oblast spektralne osetljivosti. Sve to menja optičke, hemijske i mehaničke osobine materijala, čineći ga pogodnim za snimanje holograma.
S obzirom da je osetljivost materijala lokalizovana na molekulskom nivou prostorno razlaganje je veoma veliko (za razliku od srebrohalogenidnih emulzija, gde razlaganje zavisi od veličine kristala srebrohalogenida). Dakle, mogu se snimati difrakcione rešetke (hologrami) sa velikim brojem linija po milimetru. Adekvatnom hemijskom obradom, postiže se lokalna promena indeksa prelamanja, površinski reljef ili čak mikropukotine.
Najstariji materijal ove vrste je dihromirani želatin, koji se pojavio još u 19. veku, kao materijal za kopiranje (štampanje ) fotografija. Odlikuje ga osetljivost u plavozelenom delu spektra, i povjava intenzivnog površinskog reljefa. U oblasti holografije se počeo koristiti vrlo rano i još uvek je materijal na kome se dobijaju hologrami izvanrednog kvaliteta. Pretpostavlja se da je to zbog toga što se unutar materijala stvaraju mikropukotine gde je razlika indeksa prelamanja veoma velika, što dovodi do velike amplitudne modulacije. Sa gledišta holografije, to znači jasnu i intenzivnu trodimenzionalnu sliku (stručnije rečeno, materijal ima veliku difrakcionu efikasnost).
Iako postoji mnoštvo različitih receptura za spravljanje slojeva dihromiranog želatina, zajedničko im je da su prilično komplikovane i zahtevaju dobru kontrolu fizičkih i hemijskih parametara. Takodje, osetljivost im je mala, pa je od interesa tražiti načine da se poveća. Takodje, uticaj atmosfere na holograme je veoma jak - pre svega vlaga, koja može da u prilično kratkom roku uništi hologram. Mi smo razvili našu varijantu dihromiranog želatina, koja se odlikuje jednostavnošću pripreme (koristi se obični želatin za kuvanje), povećanom osetljivošću (zahvaljujući dopiranju ksantenskim bojama) i odličnom atmosferskom stabilnošću (imamo holograme koji su stari oko 10 godina, bez primetog pada kvaliteta slike). Hemijska obrada je jednostavna i sastoji se od potapanja eksponiranog sloja u nekoliko kupatila sa mešavinom izopropil alkohola i vode.
Za nas je veoma interesantan bio pululan (pullulan), polisaharid koji je produkt bakterije Aureobasidium pullulans. Dopirali smo ga hromom , u znatno većoj koncentraciji od one koja se koristi za dihromirani želatin, i dobili materijal sa povećanom osetljivošću. Za razliku od dihromiranog želatina, na pululanu se dobijaju hologrami sa veoma izraženim površinskim reljefom (dubine i do 100 nm). Priprema i hemijska obrada su takodje jednostavni, a atmosferska stabilnost pululana je izvanredna u poredjenju sa klasičnim dihromiranim želatinom. Postignute su i visoke difrakcione efikasnosti (i do 80%), što materijal izuzetno pogodnim za holografiju, ali i za primene u formiranju nano-struktura.
Reljef formiran holografskim putem na sloju dihromiranog pululana. Snimljeno je na mikroskopu atomskih sila (Atomic Force Microscope - AFM) uz ljubaznu pomoć kolega iz IHTM-a
Baveći se primenom holografije u stomatologiju, primetili smo da zubni kompoziti imaju dobru sposobnost kopiranja površinskog mikroreljefa. U tom smislu smo i napravili eksperiment koristeći difrakcione rešetke snimljene na dihromiranom pululanu. Preko rešetke smo razmazali sloj zubnog kompozita, koji smo polimerizovali plavom LED lampom. Kada je sloj otvrdnuo, odvojili smo kompozit od pululana, i dobili kopiju difrakcione rešetke. Napravili smo snimak i originala (na pululanu ) i kopije (na zubnom kompozitu) i konstatovali da su tačne kopije jedan drugog (uporediti prethodnu i narednu sliku).
Reljef formiran kopiranjem u sloju zubnog kompozita. Snimak je načinjen na AFM-u uz ljubaznu pomoć kolega iz IHTM-a
Ono što je u ovoj tehnici važno, je činjenica da je zubni kompozit mehanički izuzetno čvrst i termički otporan (za razliku od sloja pululana). To ga čini odličnim kandidatom za mehančko otiskivanje holograma u velikom broju primeraka (embossing). Do sada su korišćene niklene matrice za embosiranje, koje su se morale menjati posle nekoliko hiljada odštampanih holograma (jer su bile uništene). Očekujemo, da će korišćenje zubnog kompozita omogućiti da se životni vek matrice za štampanje poveća (u odnosu na nikal).