نواهاي فن‌آوري نانو؛ گوش دادن به موسيقي مولکول‌ها
خبرگزاري دانشجويان ايران - تهران
سرويس: فناوري استراتژيك
محققاني از دانشگاه کاليفرنيا با استفاده از انرژي ارتعاشي موجود بين اشياي نانومقياس، حسگرهايي را براي آشکارسازي شيميايي زيستي، تابشي و حتي صوتي طراحي كردند.
به گزارش سرويس فن‌آوري ايسنا، اين حسگر مي‌تواند تا به «موسيقي» توليدشده به‌وسيلة يک مولکول، «گوش کند». اين آشکارسازها کاربردهايي چون نانوزيست فن‌آوري، بازبيني محيطي و کاربردهاي ضد ترور يا نظامي دارند.
آشکارسازي وجود يک مادة مشخص در سطح مولکولي(تا حد يک تک مولکول)، يکي از بزرگ‌ترين چالش‌هاي فناوري نانوحسگرها بوده‌است.
اين تحقيق از سوي بنياد ملي علوم حمايت مالي مي‌شده و سرپرستي آن بر عهدة جفري گراسمن، مدير گروه علوم نانوي محاسباتي در دانشگاه مذکور بوده‌است.
وي گفت:«ما نشان داده‌ايم که در صورت نوسان يک جسم نانومقياس(با بسامدي يکسان) با يک جسم نانومقياس ديگر ـ در تشديد ـ اين دو جسم مي‌توانند به شکل مؤثري با يکديگر حرارت مبادله کنند و در همين اثنا اگر دو جسم مذکور با بسامدي متفاوت نوسان کنند، شارش حرارت متوقف شده و انرژي منتقل نشده و يا به ميزان کمي منتقل مي‌شود».
گراسمن و گروهش نشان دادند که مي‌توان از اين تبادل نانومکانيکي انرژي براي اهداف آشکارسازي يا تعيين خصوصيات يک گونة مولکولي ناشناخته بهره گرفت. آنها روش آشکارسازي جديد خود را طيف‌نمايي تشديدي نانومکانيکي يا nrs ناميده‌اند.
در اين روش از آرايه‌اي از تشديدکننده‌هاي نانومکانيکي استفاده شده و به کمک آنها بسامدهاي ارتعاشي يک تحليل‌گر حرارت‌داده‌شده (برانگيختة حرارتي) تعيين مي‌شوند.
گراسمن در تجسمي ساده از اين روش گفت:«اين روش همانند آن است که مجموعه‌اي از دوشاخه‌هاي نانويي را به يک مولکول ملحق کنيم و ببينيم که کداميک از آنها تحريک مي‌گردند. اين مجموعه مي‌تواند يک کورد از نت‌هاي موسيقي را ايجاد كند که منحصر به يک مولکول خاص است و به اين ترتيب مي‌توان مولکول‌ها را شناسايي کرد».
حسگر طراحي‌شدة جديد قادر است تا به «موسيقي» توليدشده به‌وسيلة يک مولکول و بدون نياز به چسبيدن مولکول به يک سطح، «گوش کند»؛ به اين ترتيب مي‌توان اندازه‌گيري‌هاي ادامه‌داري را بدون نياز مبرم به تميزسازي و راه‌اندازي مجددِ حسگر انجام داد. نتيجة اين فرايند، ساخت يک سيستم آشکارساز نانويي است که مي‌تواند بدون اعمال گام‌هاي شيميايي وظيفه‌دارساز(به‌عنوان مثال ساخت يک جفن ژن - آنتي‌ژن براي مولکول‌هاي زيستي که در روش‌هاي کنوني استفاده مي‌شود) گونه‌هاي متفاوتي از اجسام و انرژي‌ها را آشکارسازي نمايد.
گراسمن عنوان کرد که بايد در زمينة نحوة توزيع انرژي حرارتي در بسامد و تأثير اين توزيع بر روي نحوة انتقال حرارت، مطالعات بيشتري انجام شود.
در تحقيق اخير، گراسمن و همکارانش تلاش کرده‌اند تا پديده‌هاي گرمايي نانومقياس را با وابستگي بسامدي آنها شناسايي کنند؛ به عبارت ديگر از ماهيت موجي حرارت بهره بگيرند، زيرا در چنين ابعادي، مفهوم دما(ميانگين زماني انرژي حرارتي) براي تعيين رفتار يک سيستم کافي نيست.
به گزارش ستاد ويژه توسعه فن‌آوري نانو، تاکنون ابزارهاي nrs به‌صورت عملي ساخته نشده‌اند؛ اما دانشمندان معتقدند که راه‌هاي مختلفي براي انجام اين کار وجود دارد.
کاربردهاي بسيار زيادي براي يک سيستم آشکارسازي حساس و بدونِ برچسب(همانند آنچه گراسمن و گروهش معرفي کرده‌اند) وجود دارد. چنين سيستمي در حوزه‌هايي چون پزشکي، امنيت ملي، بازبيني محيطي و انرژي و آب پاک بسيار سودمند خواهد بود.
انتهاي پيام
كد خبر: 8708-11823
