کوی دانش - kooy

لایه های پیاز مانند، درخشش این نانوذره جدید بهینه را تسهیل می سازد

لایه های پیاز مانند، درخشش این نانوذره جدید بهینه را تسهیل می سازد
23 آبان
11:15 1394
سطح پوشیده از رنگ، یکی از 3 لایه ای است که به طور ویژه ساخته شده است و به ذره کمک می کند تا نور ایده آل را برای تصویربرداری زیستی از خود ساطع نماید. نانوذره جدید و پیازمانندی می تواند امکانات جدیدی را در زمینه های تصویربرداری زیستی، ذخیره نور خورشید و تکنیک های امنیتی مبتنی بر نور در اختیار قرار بدهد.

 تصویر فوق: یک تصویر فرضی می باشد که در آن لایه های نانوذره ای جدید و پیاز مانند نشان داده شده است که به مدد لایه های ویژه خود امکان تبدیل بهینه نور تقریبا مادون قرمز نامرئی را به  نور آبی رنگ و نور مافوق بنفش دارای انرژی بالاتر فراهم می سازند.

 نوآوری به کار رفته در این ذره نهفته در لایه های آن می باشد که دارای پوشش رنگ آلی، یک پوسته حاوی نئودیمیم و هسته دارای ایتربیم و تولیم می باشد. لایه های یاد شده رویهمرفته یک نور تقریبا مادون قرمز نامرئی را بدل به نور آبی و اشعه ماوراء بنفش با بهینگی درخور توجه می کند، ترکیبی که می تواند عملکرد فناوری هایی از تصویربرداری عمیق بافتی و نور درمانی  را تا جوهرهای امنیتی که برای چاپ پول از آنها استفاده می شود دستخوش تغییر سازد.

به عنوان مثال در تصویربرداری زیستی می توان از نور تقریبا فروسرخ برای فعال سازی نانوذرات ساطع کننده نور که در اعماق بدن قرار دارند استفاده کرده و به این ترتیب تصاویر با کنتراست بالاتر از نواحی موردنظر برداشت. در حوزه امنیتی جوهرهایی که نانوذرات به آنها تزریق شده است را می توان برای چاپ اسکناس مورد استفاده قرار داد، این جوهر با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیست، اما وقتی اشعه لیزری کم انرژی به آن برخورد کند با نور آبی رنگی می درخشد، وضعیتی که تقلید از آن برای جاعلان اسکناس بسیار مشکل خواهد بود. 

به گفته تیمیش اولچانسکی، معاون مدیر فوتوپزشکی و استادیار محقق در موسسه لیزر، فوتونیک و بیوفتونیک (ILPB) در دانشگاه بوفالو می گوید: "به این ترتیب کارکردهای بالقوه ای برای آینده این تکنیک می توان متصور بود.

به گفته گوانینگ چن، پرفسور شیمی در انستیتوی فناوری هاربین و استادیار تحقیق در ILPB "با خلق لایه های خاصی که در انتقال بهینه انرژی از سطح ذره ای که نورهای آبی و مافوق بنفش را از خود ساطع می کند، به هسته مفید واقع می شوند می توان بر برخی از موانعی که فناوری های قبلی با آن مواجه بودند و مدتها حل نشده باقی مانده بود غلبه نمود."

 به گفته یوسانا داماسکو، دانشجوی پی اچ دی رشته شیمی درUB  که نقش عمده ای در انجام مطالعه داشته است: "ذره ابداعی ما حدود 100 برابر به نسبت سایر نانوذرات مشابه خلق شده در "تبدیل موثر" نور موفق تر است و به همین خاطر بسیار کاربردی تر می باشد."

 تحقیق مزبور به صورت آنلاین در ژورنالNano Letters  منتشر شده و هدایت آن به عهده موسسه لیزر، فوتونیک، و بیوفتونیک UB و موسسه تکنولوژی هاربین در چین، با کمک موسسه سلطنتی فناوری سوئد؛ دانشگاه ایالتی تومسک در روسیه، و دانشکده پزشکی دانشگاه ماساچوست قرار داشته است.

پاراس پراساد، مدیر اجرایی ILPB و استاد برجسته SUNY در شیمی، فیزیک، پزشکی و مهندسی برق در UB نویسنده ارشد مطالعه بوده است.

 

 واشکافی لایه ها

تبدیلِ نور کم انرژی به نور با انرژی های بالاتر کار آسانی نیست. این روند شامل گرفتن دو یا تعداد بیشتری بسته های ریز  نور که "فوتون" نامیده می شوند از منبع نوری کم انرژی و سپس ترکیب این انرژی برای شکل دهی به فوتون انفرادی و با انرژی بالاست.

 نانوذره پیاز مانند به خوبی کاری را که مدنظر محققان می باشد انجام می دهد. هر یک از لایه های سه گانه آن نیز کارکرد منحصر به فردی را به این شرح به عهده دارد:

بیرونی ترین لایه پوششی از رنگ ارگانیک دارد. این رنگ قادر به جذب فوتون ها از منابع نوری تقریبا مادون قرمزِ کم انرژی می باشد و به گفته اوچانسکی به عنوان "آنتن" برای نانوذره عمل کرده، نور را جمع آوری می نماید و انرژی را به داخل منتقل می نماید.

لایه بعدی پوسته حاوی نئودیمیم می باشد. این لایه به عنوان پل عمل کرده، انرژی را از رنگ به هسته ی ساطع کننده نور منتقل می سازد.

 داخل هسته ساطع کننده نور، یون های ایتربیم و تولیم با هماهنگی هم کار می کنند. یون های ایتربیم انرژی را به داخل هسته کشیده و آنرا به یون های تولیم منتقل می سازند، که خصوصیات ویژه شان آنها را قادر به  جذب انرژی از  سه، چهار یا پنج  فوتون به صورت یک جا می سازد و سپس فوتون انرژی بالاتر آبی و نور ماورا بنفش را ساطع می سازد.

با تمام این اوصاف چرا از هسته استفاده نکنیم؟ چرا باید رنگ و نئودیمیم را به لایه اضافه کرد؟

 همانگونه که چن و اولچانسکی خاطر نشان می سازند هسته به خودی خود از نظر جذب فوتون ها از جهان خارج ناکافی می باشد. به همین خاطر از رنگ استفاده می شود.

 بعد از اضافه سازی رنگ، لایه حاوی نئودیمیم نیز برای انتقال موثر انرژی از رنگ به هسته ضروری می باشد. اولچانسکی از مثال پلکان برای شرح موضوع به این ترتیب استفاده می کند: وقتی مولکول ها یا یون های  ماده ای اقدام به جذب فوتون می نمایند، وارد حالت "برانگیخته" می شوند که می توانند اقدام به انتقال انرژی به سایر مولکول ها یا یون ها نمایند. بهینه ترین انتقال بین مولکول ها یا یون هایی اتفاق می افتد که حالت برانگیخته آنها نیازمند کسب مقدار مشابه انرژی می باشد، اما رنگ و یون های ایتربیم حالت برانگیخته ای دارند که انرژی هایشان بسیار متفاوت می باشد. بنابراین تیم نئودیمیم را نیز اضافه کردند که حالت برانگیخته آن مابین رنگ و تولیم می باشد، تا بدین ترتیب در حکم پلی بین این دو ظاهر شود و "پلکانی" را برای انتقال انرژی و رسیدن آن به یون های تولیم ساطع کننده بوجود بیاورد. 

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

هنگامه خوش خلق

هنگامه خوش خلق

اینجانب فعالیت خود را به عنوان مترجم از سال 88 و با همکاری با انتشارات طاهریان آغاز کردم .و سپس به عنوان کارمند مترجم با شرکت های مختلفی همکاری داشته ام . در این میان لازم به ذکر است که فعالیت های اینجانب علاوه بر ترجمه کتاب (در آخرین مورد نشر آوند دانش)شامل ترجمه مقالات ، همکاری به عنوان مترجم شفاهی در دوره ها و سمینارهای مختلف و کار به عنوان مسئول مکاتبات و مکالمات خارجی شرکت توسعه اطلاعات بوده است .علاوه بر زبان انگلیسی ، آشنایی متوسط با زبان های اسپانیولی و ترکی استانبولی را نیز دارا می باشم .

 

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
دانشمندان بدنبال استفاده از رزونانس پلاسما برای برقراری ارتباط رادیویی با وسایل مافوق صوت

دانشمندان بدنبال استفاده از رزونانس پلاسما برای برقراری ارتباط رادیویی با وسایل مافوق صوت

تصویر فوق متعلق به یک کانپست هنری از بازگشت آپولو به درون جو زمین است که غلاف پلاسما را نشان می هد فضاپیماها در مسیر بازگشت به زمین با سرعتی 5 برابر سرعت صوت وارد جو می شوند، بدین ترتیب غلافی از پلاسمای یونیزه شده فوق داغ تولید می شود که ارتباطات رادیویی را در لحظات حساس ورود مجدد به زمین قطع می کند. مدت هاست که آژانس های فضایی درصدد پیدا کردن راهی برای حل این مشکل بوده اند، اما محققان شاغل در موسسه فناوری هاربین چین در حال ابداع روش جدیدی برای سوراخ کردن پلاسما و حفظ ارتباطات رادیویی هستند.

مطالعه متن کامل
توصیه‏ سلامتی: چه مواردی با گلودرد همراه است؟

توصیه‏ سلامتی: چه مواردی با گلودرد همراه است؟

عوامل مختلفی ممکن است باعث ایجاد گلودرد شود؛ شامل آلرژی، آلودگی هوا، خشکی هوا و یا در معرض دود سیگار قرار گرفتن. عامل اصلی آن هم به‏خصوص در سرماخوردگی معمول و شایع، یک ویروس میباشد

مطالعه متن کامل
روش جدید کاهش وزن با ایمنی و اثرگذاری مطمئن

روش جدید کاهش وزن با ایمنی و اثرگذاری مطمئن

یافته هایی که از مرحله اولیه آزمایشی بالینی به هدایت محققان دانشگاه جانز هاپکینز بدست آمده است نشان می دهد معالجه جدیدی برای کاهش وزن که تقریبا غیرتهاجمی می باشد و به نام آمبولیزاسیون شریانی چاقی شناخته می شود ایمن بوده و در کاهش وزن پایدار در افراد بسیار چاق موثر می باشد.

مطالعه متن کامل
ابرها راز آب گم شده جو سیارات داغ مشابه مشتری را برملا می سازند

ابرها راز آب گم شده جو سیارات داغ مشابه مشتری را برملا می سازند

تصویر فرضی که مشاهده می کنید، جهان های 10 گانه مشابه مشتری را به تصویر می کشد که در بزرگترین کاتالوگ طیف سنجی اتمسفر اگزوپلنت ها، به هدف فراهم آوردن امکان مقایسه با همدیگر ترسیم شده اند. به گفته دانشمندان اتمسفرهای ابری این سیارات ممکن است نشانه های وجود آب را از نظرها مخفی کرده باشد.

مطالعه متن کامل
ویدئو: سحابی سمحاق (پرده) از میان چشمان هابل با درخششی مسحورکننده می درخشد

ویدئو: سحابی سمحاق (پرده) از میان چشمان هابل با درخششی مسحورکننده می درخشد

ثبت تصویری مسحور کننده از سحابی سمحاق توسط هابل که نشان از جابه جایی رشته های گازی این سحابی نسبت به گذشته دارد

مطالعه متن کامل