محققان پیروز به ساخت حسگر جدیدی برای ردیابی دقیق تر حرکت نانوذرات شدند - وبلاگ خنده و شادی

به گزارش وبلاگ خنده و شادی، محققان موسسه فناوری کارلسروهه نوع جدیدی از تشدیدگر نوری را برای ردیابی حرکت نانوذرات توسعه داده اند.

به گزارش گروه دانشگاه وبلاگ خنده و شادی، نانوذرات در محیط ما همه جا وجود دارند، ویروس ها در هوای اتاق، پروتئین ها در بدن، یا به عنوان بلوک های سازنده مواد نو برای صنعت الکترونیک یا در پوشش های سطحی نمونه هایی از نانوساختار ها در محیط پیرامون هستند. با این حال، تماشا این ذرات ریز می تواند مشکل ساز باشد، آن ها به قدری کوچک هستند که معمولاً نمی توان آن ها را در زیر میکروسکوپ نوری معمولی مشاهده کرد.

محققان موسسه فناوری کارلسروهه (KIT)، آلمان، حسگری ساخته اند که با آن نه تنها می توانند نانوذرات را شناسایی نمایند، بلکه خواص آن ها را نیز معین کرد و حرکت فضایی این ذرات را نیز ردیابی نمود. آن ها آشکارساز بسیار حساس و بسیار فشرده خود را که یک تشدیدنماینده نو Fabry-Pérot است، در مقاله ای در Nature Communications تشریح کردند.

میکروسکوپ های معمولی تصاویر بسیار بزرگ شده ای از ساختار ها یا اشیاء کوچک فراوری می نمایند. با این حال، از آنجایی که نانوذرات، به علت میزان بسیار کوچک، به سختی نور را جذب یا پراکنده می نمایند، نامرئی می مانند. از سوی دیگر تشدیدگر های نوری، برهمکنش بین نور و نانوذرات را تقویت می نمایند. آن ها نور را با هزاران بار انعکاس بین دو آینه در یک فضای کوچک به دام می اندازند.

اگر یک نانوذره در میدان نوری به دام افتاده وجود داشته باشد، آن ذره هزاران بار با نور برهمکنش می نماید و امکان میزان گیری تغییر شدت نور را فراهم می نماید. دکتر لاریسا کوهلر از مؤسسه فیزیک در KIT می گوید: از آنجایی که میدان نور در نقاط مختلف فضا شدت های متفاوتی دارد، می توانیم در خصوص موقعیت نانوذره در فضای سه بعدی نتیجه گیری کنیم.

تشدیدنماینده حرکات نانوذرات را قابل مشاهده می نماید. بعلاوه زمانی که یک نانوذره در آب است، با مولکول های آب برخورد می نماید که به علت انرژی حرارتی در جهت های دلخواه حرکت می نمایند. در نتیجه این برخوردها، نانوذره نوعی حرکت لرزان را تجربه می نماید. ما اکنون می توانیم این حرکت براونی را نیز درک کنیم. تا به حال، امکان ردیابی حرکت فضایی یک نانوذره با تشدیدگر نوری وجود نداشت، اما فقط می توان گفت که آیا یک ذره در میدان نوری واقع شده است یا خیر.

اما این تشدیدنماینده نو مبتنی بر فیبر Fabry-Pérot، که در آن آینه های بازتابنده بر روی سطوح انتهایی الیاف شیشه قرار دارند، امکان استخراج شعاع هیدرودینامیکی ذره، یعنی ضخامت هاله یونی یا پوسته هیدراتاسیون اطراف ذره را فراهم می نماید.

این موضوع مهم است، زیرا خواص نانوذره را تغییر می دهد. کوهلر می گوید: به عنوان مثال، به علت پوسته هیدراتاسیون، هنوز هم می توان نانوذراتی را شناسایی کرد که بدون این پوسته بسیار کوچک هستند. پوسته هیدراتاسیون اطراف پروتئین ها یا سایر نانوذرات زیستی نیز می تواند بر فرآیند های زیستی تأثیر بگذارد.

محققان از کاربرد های احتمالی تشدیدگر خود به تشخیص حرکت سه بعدی با وضوح زمانی بالا و معین کردن ویژگی های نوری نانوذرات زیستی مانند پروتئین ها، اوریگامی DNA یا ویروس ها اشاره کردند. بنابراین، این حسگر می تواند اطلاعات تازه ای در خصوص فرآیند های زیستی که هنوز درک نشده اند ارائه دهد.