کوی دانش - kooy

میکروسکوپی جدید برای سیستم‌های نانو

میکروسکوپی جدید برای سیستم‌های نانو
05 تیر
10:30 1394
پژوهشگران می‌تواند از خواص نوریِ نانوذرات‌های منفرد با استفاده از این میکروسکوپ جدید تصویربرداری کنند.

نمایی از روش جدید برای تصویربرداری از نانوذرات‌ها

پژوهشگران می‌توانند از خواص نوریِ نانوذرات‌های منفرد با استفاده از این میکروسکوپ جدید تصویربرداری کنند. موادِ نانو در بسیاری از زمینه‌های مرتبط با زندگی ما دارای نقشی ضروری هستند. بنابراین به دست آوردن دانش دقیق در مورد خواص نوریِ و الکترونیک آنها، بسیار مورد توجه است. میکروسکوپ‌های معمولی وقتی اندازه‌ی ذرات وارد محدوده‌ی کمتر از 10 نانومتر می‌شود، محدوده‌ای که یک ذره‌ی تک می‌تواند فقط سیگنال بسیار ناچیزی ایجاد می‌کند، دیگر کاربرد ندارند. در نتیجه، بسیاری از پژوهش‌ها به بررسیِ مجموعه‌ای بزرگ از ذرات محدود می‌شوند.

در حال حاضر، گروهی از دانشمندانِ بخشِ طیف‌بینیِ لیزری، تحت نظارت پروفسور Theodor W. Hänsch، روشی ابداع کرده‌اند که در آن از میکروحفره‌ی نوری برای ارتقاء سیگنال‌ها تا بیش از 1000 برابر و همزمان رسیدن به وضوح نوری، نزدیک به حدِ پراش اساسی استفاده می‌کنند. پروفسور Hänsch، مدیرِ مؤسسه مکس پلانک، نورشناسی کوانتومی و رئیس فیزیک تجربی در دانشگاه مونیخ است.

امکانِ مطالعه‌ی خواص نوریِ نانوذراتِ منفرد یا ملکول‌های بزرگ (ماکروملکول) در بسیاری از زمینه‌های زیست‌شناسی، شیمی و علوم نانو به صورت بالقوه دارای جذابیت است. اندازه‌گیریِ طیفی در گروه بزرگی از نانوذرات‌ها دچار این مشکل است که تفاوت‌های فردی در اندازه، شکل و ترکیب ملکولی در این نوع اندازه‌گیری قابل مشاهده نیستند و از بین می‌روند و فقط مقادیری که به صورت میانگین گرفته شده است قابل دسترسی هستند. بنابراین ایجاد روشی که به ذرات منفرد، حساس باشد بسیار مورد توجه بود.

دکتر دیوید هانگر، یکی از دانشمندانِ این پژوهش بیان داشت: «در این روش ما نور میله‌ای را برای تصویربرداری از درونِ تشدیدکننده‌ی نوری مورد استفاده قرار می‌دهیم. تشدیدکننده‌ی نوری جایی است که ده‌ها هزاربار می‌چرخد. این امر می‌تواند تعاملِ بین نور و نمونه را ارتقاء دهد و در نتیجه سیگنال به راحتی قابل اندازه‌گیری خواهد بود. برای میکروسکوپ‌های معمولی این سیگنال تنها یک‌میلیونیمِ قدرت ورودی دارد که به ندرت قابل اندازه گیری است. به علت عملکرد تشدید‌کننده، سیگنال تا 50 هزار بار ارتقاء می‌یابد.»

در این میکروسکوپ که توسط دکتر هانگر و گروه‌اش ساخته شده است، یک طرفِ تشدیدکننده از آینه‌ی مسطح ساخته شده است که همزمان به عنوان یک حامل برای نانوذرات‌های تحت بررسی عمل می‌کند. نقطه‌ی مقابل این آینه، یک آینه‌ی به شدت منحنی روی بخش انتهاییِ فیبر نوری است. نور لیزر از طریق فیبر نوری با تشدید‌کننده همراه می‌شود. آینه مسطح، نقطه به نقطه با توجه به فیبر حرکت می‌کند تا گام به گام بتواند روی ذره تمرکز کند. در همین زمان، فاصله‌ی بین هر دو آینه به شکلی تنظیم می‌شود که شرایط برای ظهورِ حالت تشدیدکننده فراهم باشد. این امر مستلزمِ دقت در محدوده‌ی یک‌تریلیونیمِ متر (10 به توانِ منفی 12 متر) است.

دانشمندان در اولین اندازه‌گیری از گویی طلایی با قطرِ 40 نانومتر استفاده کردند. هانگر گفت: «ذرات طلا به عنوان سیستم مرجع برای ما عمل می‌کنند زیرا ما می‌توانیم خواص آن را به شکلی دقیق محاسبه کنیم و از این طریق، اعتبارِ این روش اندازه‌گیری مشخص می‌شود. از آنجایی که ما خواص نوریِ دستگاه اندازه‌گیری خود را به دقت می‌دانیم می‌توانیم خواص نوریِ ذرات را از سیگنال انتقالی به شکل کمّی تعیین کنیم و آن را با محاسبات مقایسه کنیم.»

برخلاف دیگر روش‌ها که بر ارتقاء مستقیم سیگنال متکی هستند، زمینه نوری به محدوده‌ی بسیار کوچکی محدود است به طوری که با استفاده از حالت اساسی می‌تواند به وضوحِ فضاییِ 2 میکرونی دست یابد. با ترکیب حالت‌هایی با مرتبه بالاتر، دانشمندان توانستند وضوح را حتی تا 800 نانومتر افزایش دهند. توانایی تعیین کردنِ هر دو خواص جذب و پراکنده‌کردن در ذرات سیگنال به طور همزمان، نشان از قدرتمندی این روش دارد. به ویژه اگر ذرات کروی نباشند و برای مثال دراز و لاغر باشند، این امر جالب‌تر هم می‌شود. بدین ترتیب، مقادیر متناظر به جهتِ قطبی‌ شدنِ نور با توجه به محور تقارنِ ذرات بستگی دارد.

دانشجوی دکتری Matthias Mader گفت: «در این آزمایش ما از نانومیله‌های طلا (34 x25 x25 nm³) استفاده کردیم و مشاهده کردیم چگونه تشدید‌کننده با توجه به جهتِ قطبی‌شدن به صورت مکرر تغییر می‌کند. اگر قطبی‌شدن به موازاتِ محور میله، جهت می‌گیرد، به نسبتِ شرایطی که به صورت عمودی جهت بگیرد تغییرِ تشدیدکننده، بزرگتر خواهد بود. در نتیجه دو فرکانس متفاوتِ تشدید‌کننده برای هر دو قطب عمودی ایجاد می‌شود. این شکست نور را می‌توان بسیار دقیق اندازه‌گیری کرد و یک شاخص بسیار حساس برای شکل و جهت‌‌گیریِ ذرات خواهد بود.»

دکتر هانگر نیز بیان داشت: «با استفاده از این روش می‌توانیم برای مثال به انجام تحقیق روی پویایی زمانی در ماکروملکول‌ها مانندِ پویایی تاشوِ پروتئین بپردازیم. به طور کلی به نظر ما این روش دارای توانایی‌های بالقوه‌ی بسیاری از جمله توصیفِ صفات موادِ نانو و سیستم‌های نانو برای طیف‌بینیِ ساتع‌ کننده‌های کوانتومی است.»

درباره نویسنده

زهرا رضی یی

زهرا رضی یی

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

دانشمندان روشی را توسعه داده اند که توسط آن موادی که عموماً در صنایع هوایی و ماهواره ها استفاده می شوند می توانند به خودترمیمیِ شکستها و خش های خود در دمای زیر انجماد بپردازند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

چگونه می توان انرژی خورشیدی را برای استفاده در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد ذخیره کرد؟ یک راه حل تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن توسط الکترولیز آب است. این ایده به این صورت است که از الکتریسیته ای که توسط انرژی خورشیدی (پنلهای خورشیدی) بدست می آید برای تجزیه ملوکولهای آب به اکسیژن و هیدروژن استفاده شود. سپس هیدروژن خالص را می توان بعنوان منبع انرژی الکتریسیته ویا یک منبع سوختی استفاده کرد. اما دقیقاً همینجاست که موضوع پیچیده می شود. حتی با وجود فناوری های مختلفِ تولید هیدروژن و نتایج نوید بخش آزمایشگاهی، هنوز این روش بسیار ناپایدار و گران است و صرفاً برای استفاده های بزرگ تجاری دارای صرفه است. حال، رویکرد جدیدی توسط محققانِ سوئیسی عرضه شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
تولید سوخت از دی اکسید کربن

تولید سوخت از دی اکسید کربن

در مطالعه ای جدید که توسط دپارتمان انرژی آرگونه از لابراتوار ملی آمریکا و دانشگاه ایلینویز در شیکاگو انجام شد، محققان موفق به یافتن راهی شدند تا با کمک نور آفتاب، دی اکسید کربن را به یک منبع قابل استفاده انرژی تبدیل کنند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

اگر از زمره عاشقان قهوه هستید و در عین حال قارچ هم از چاشنی های همیشگی غذاهای شماست احتمالاً از همین الان تصمیم قطعی برای خرید این دستگاه را خواهید گرفت. این دستگاه جالب توسط آدریان پرز طراح بارسایی طراحی و تولید شده است. دستگاه های قهوه جوش صرفاً دو دهم درصد از قهوه را تبدیل به نوشیدنی می کنند و مابقی بصورت تفاله دور ریخته می شود. گرچه استفاده از تفاله قهوه بعنوان بستری برای پرورش قارچ موضوع جدیدی نیست ولی در پشت دستگاهی که در ادامه بررسی می کنیم تفکر خلاقانه ای وجود دارد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پهپادها بزودی قادر خواهند بود همانند یک پرنده ویا یک حشره بالدار تصاویر محیط را دریافت کرده، پردازش نمایند و بدون نیاز به دخالت نیروی انسانی، رادار وحتی هدایت GPS ماهواره ای راه خود را بیابند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
مقایسه‌ی 5 مدل مختلف از iPad

مقایسه‌ی 5 مدل مختلف از iPad

آیا تصمیم دارید بزودی یک iPad بخرید؟ در اینجا به بررسی قابلیت‌ها و مشخصاتِ 5 مدلِ جدیدِ iPad می‌پردازیم. iPad‌ها ممکن است مانند قبل دستگاهی ضروری نباشند اما هنوز هم جزء بهترین تبلت‌های مستقل محسوب می‌شوند. لازم به ذکر نیست که بسیار محبوب هم هستند. در اینجا با مقایسه‌ی iPad 2015 به شما در تصمیم‌گیری برای خرید کمک می‌کنیم.

مطالعه متن کامل
مایکروسافت با عرضه SQL Server 2016 اوراکل را به چالش می کشد

مایکروسافت با عرضه SQL Server 2016 اوراکل را به چالش می کشد

مایکروسافت در هفته جاری SQL Server 2016 را معرفی کرد و وعده عرضه آن از دوازدهم خرداد را داده است. بر طبق اعلام رسمی شرکت، این نسخه از SQL Server در ارائه سیستم مدیریت دیتایی پیوسته و تحلیلهای تجاری با «هوش عملیاتیِ شکست» عرضه خواهد شد. مایکروسافت اضافه می کند: «ساختار درونی این نسخه، یک هوشمندی تجاری برای هر نوع ابزار را توسط قابلیتهایی چون تحلیلهای پیشرفته درون پایگاه داده، مدیریت ارتقا یافته حافظه برای تمامی خوانش ها و تجربه ای یکنواخت بین استفاده از نرم افزار در یک محیط تا استفاده در حالت ابری برای کاربر پدید می آورد.» برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
چرا انقلابی در فیزیک در راه است؟

چرا انقلابی در فیزیک در راه است؟

آقای نیما ارکانی حامد فیزیکدان مشهور در یک سخنرانی زنده از مؤسسه پریمتر در واترلو کانادا گفت: رشته فیزیک احتمالا به زودی دچار یک تحول عظیم خواهد شد.

مطالعه متن کامل
بررسی بهترین گوشی های هوشمند چینی

بررسی بهترین گوشی های هوشمند چینی

گوشی های هوشمند چینی به سرعت جای خودشان را در صنعت گوشی های همراه باز کرده و در زمره گوشی هایی قرار می گیرند که ارزش هزینه پرداخت شده را دارند و خصوصیات فنی عالی و حتی برخی اوقات طراحی خوبی را به ازای قیمت خود عرضه می دارند. به عنوان نمونه، این نکته را مدنظر داشته باشید که پرچمداری از شیائومی، هوواوِی یا لنُوو، قیمتی 20 الی 30 درصد کمتر از مشابه خود در برندهای سامسونگ، سونی، ال جی، اچ تی سی و سایر نام های معروف دارد، این درحالی است که گوشی های هوشمند متوسط چینی، حتی قیمتشان به نصف رقبایشان در برندهای دیگر هم می رسد و خرید این گوشی ها با توجه به اینکه سهمشان از بازار سامسونگ و غیره هر روز بیشتر می شود کار راحتی است.

مطالعه متن کامل
خانه های پاک و بدون آلایندگی ساخته شده از کانتینرهای باری توسط Sustainer Homes

خانه های پاک و بدون آلایندگی ساخته شده از کانتینرهای باری توسط Sustainer Homes

استفاده از کانتینرهای باری کهنه در ساخت خانه های جدید روشی مناسب و دوستدار محیط زیست به نظر می رسد. شرکت Sustainer Homes یک گام دیگر فراتر رفته و نوعی سرپناه برون شهری ساخته است که به طور مستقل دارای آب و فاضلاب، برق و گاز است.

مطالعه متن کامل