تبلیغات
نانو - گوش ‌دادن به موسیقی مولکول‌ها
زندگی بهتر با نانو

گوش ‌دادن به موسیقی مولکول‌ها

یکشنبه 29 آذر 1388 12:51 ق.ظ

نویسنده : iran ستوده
نانو و مهندسی ،

همشهری‌آنلاین:


محققان با استفاده از انرژی ارتعاشی موجود بین اشیای نانو مقیاس، حسگرهایی را برای آشکارسازی شیمیایی زیستی، تابشی و حتی صوتی طراحی کردند.

به گزارش ایرنا، این حسگر می‌تواند به موسیقی که یک مولکول تولید می‌کند، گوش دهد.

این آشکارسازها کاربردهایی چون نانوزیست ‌فناوری، بازبینی محیطی و کاربردهای ضد ترور یا نظامی دارند.

آشکارسازی وجود یک ماده مشخص در سطح مولکولی (تا حد یک تک ‌مولکول)، یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های فناوری نانوحسگرها بوده ‌است.

این تحقیق دانشگاه کالیفرنیا مورد حمایت مالی بنیاد ملی علوم آمریکا قرار گرفته است و سرپرستی آن بر عهده جفری گراسمن، مدیر گروه علوم نانوی محاسباتی در دانشگاه مذکور بوده‌ است.

گراسمن گفت: ما نشان دادیم در صورت نوسان یک جسم نانومقیاس (با بسامدی یکسان) با یک جسم نانومقیاس دیگر ـ‌ در تشدید ‌ـ این دو جسم می‌توانند به شکل مؤثری با یکدیگر حرارت مبادله کنند و در همین حین، اگر دو جسم مذکور با بسامدی متفاوت نوسان کنند، شارش حرارت متوقف شده و انرژی منتقل نشده و یا به میزان کمی منتقل می‌شود.

گراسمن و گروهش نشان دادند که می‌توان از این تبادل نانومکانیکی انرژی برای اهداف آشکارسازی یا تعیین خصوصیات یک گونه مولکولی ناشناخته بهره گرفت. آنها روش آشکارسازی جدید خود را طیف‌نمایی تشدیدی نانومکانیکی یا NRS نامیده‌اند.

در این روش از آرایه‌ای از تشدیدکننده‌های نانومکانیکی استفاده شده و به کمک آنها بسامدهای ارتعاشی یک تحلیل‌گر حرارت‌داده‌شده (برانگیخته حرارتی) تعیین می‌شوند.

گراسمن در تجسمی ساده از این روش گفت: این روش همانند آن است که مجموعه‌ای از دوشاخه‌های نانویی را به یک مولکول ملحق کنیم و ببینیم کدام یک از آنها تحریک می‌گردند. این مجموعه می‌تواند نت‌های موسیقی را ثبت کند که منحصر به یک مولکول خاص است و به این ترتیب می‌توان مولکول‌ها را شناسایی کرد.

حسگر طراحی‌ شده جدید قادر است به موسیقی تولید شده به ‌وسیله یک مولکول و بدون نیاز به چسبیدن مولکول به یک سطح، گوش کند؛ به این ترتیب می‌توان اندازه‌گیری‌های ادامه‌داری را بدون نیاز مبرم به تمیزسازی و راه‌اندازی مجددِ حسگر انجام داد.

نتیجه این فرایند، ساخت یک سیستم آشکارساز نانویی است که می‌تواند بدون اعمال گام‌های شیمیایی وظیفه‌دارساز (به‌عنوان مثال ساخت یک جفن ژن - آنتی‌ژن برای مولکول‌های زیستی که در روش‌های کنونی استفاده می‌شود) گونه‌های متفاوتی از اجسام و انرژی‌ها را شکارسازی نماید.

گراسمن عنوان کرد که باید در زمینه نحوه توزیع انرژی حرارتی در بسامد و تأثیر این توزیع بر روی نحوه انتقال حرارت، مطالعات بیشتری انجام شود.

در تحقیق اخیر، گراسمن و همکارانش تلاش کرده‌اند پدیده‌های گرمایی نانومقیاس را با وابستگی بسامدی آنها شناسایی کنند؛ به عبارت دیگر از ماهیت موجی حرارت بهره بگیرند، زیرا در چنین ابعادی، مفهوم دما (میانگین زمانی انرژی حرارتی) برای تعیین رفتار یک سیستم کافی نیست.

تاکنون ابزارهای NRS به‌صورت عملی ساخته نشده‌اند؛ اما دانشمندان معتقدند راه‌های مختلفی برای انجام این کار وجود دارد.

کاربردهای بسیار زیادی برای یک سیستم آشکارسازی حساس و بدونِ برچسب (همانند آنچه گراسمن و گروهش معرفی کرده‌اند) وجود دارد.

چنین سیستمی در حوزه‌هایی چون پزشکی، امنیت ملی، بازبینی محیطی و انرژی و آب پاک بسیار سودمند خواهد بود.




دیدگاه ها : نظرات
آخرین ویرایش: - -