مطالعه نویز در مقیاس نانو

[سمندون 19437]

پژوهشگران موفق شدند برای اولین بار نویز را در مقیاس نانو مورد بررسی قرار دهند. برای این کار آنها از نوسانگر‌ی استفاده کردند که بر روی آن مولکول‌های گار گزنون قرار داده شده بود. حرکت این مولکول‌ها منجر به پدید آمدن نویز شده که توسط نوسانگر قابل اندازه‌گیری و مطالعه است.

به گزارش سرویس علم و فن آوری پایگاه اطلاع رسانی صبا به نقل از نانو، در مرزهای توسعه فناوری نانو، محققان ماشین‌های بسیار کوچکی را می‌سازند که کارهای بزرگ نظیر درمان بیماری یا جذب نور خورشید را انجام می‌دهند. از آنجایی که این ادوات بسیار کوچک هستند، نسبت به رفتارهای اتم‌های تشکیل دهنده آن حساس‌اند. اخیرا پژوهشگران کلتک، برای اولین بار، موفق شدند میزان نوسانات اتمی که منشاء نویز هستند را در ادوات نانومقیاس کاهش دهند.

 

مایکل روک، فیزیک‌دان متخصص در ساخت ادواتی موسوم به سیستم‌های نانوالکترومکانیکی ( NEMS) است. این ادوات کاربردهای بسیاری دارند. برای مثال در شناسایی حضور پروتئین‌هایی مربوط به یک بیماری خاص از این ادوات می‌توان استفاده کرد. این ابزار به‌صورت یک کیت ارزان و قابل حمل، برای تشخیص بیماری می‌تواند به‌کار رود که با این کار سلامت افراد فقیر در نقاط دور افتاده دنیا را بهبود می‌بخشد. همچنین از این ابزار می‌توان در اندازه‌گیری گازهای سمی در یک فضای بسته استفاده کرد و در صورت افزایش آن هشداری به ساکنین داد.

دو سال قبل تیم تحقیقاتی مایکل روک اولین طیف سنج جرمی نانومکانیکی را تولید کردند که قادر بود جرم یک تک مولکول زیستی را اندازه‌گیری کند. این دستگاه یک نوسانگر بوده که حاوی یک پل به طول 2 میکرون و پهنای 100 نانومتر است. این پل قادر است در فرکانس‌های چند صد مگاهرتز نوسان داشته باشد.

 

با کوچکتر شدن دستگاه‌ها و افزایش حساسیت‌ آنها، نقش حرکت تصادفی اتم‌ها در ایجاد نویز آماری پر رنگ‌تر می‌شود. بنابراین برای تشخیص نویز از سیگنال باید منشاء نویز به دقت شناسایی شود.

 

این تیم تحقیقاتی موفق شدند مقدار نویز را در نوسانگرهای NEMS اندازه‌گیری کنند. در این پژوهش، محققان گاز گزنون را روی پل نوسانگر اسپری کردند. این پل مشابه پلی است که در شناسایی تک مولکول به‌کار گرفته شده بود. این اتم‌ها روی پل قرار گرفته و تشکیل تک لایه‌ای را می‌دهند. البته به‌دلیل وجود فواصلی در این ساختار، اتم‌ها قادراند حرکت داشته باشند. در واقع فضای موجود موجب حرکت اتم‌ها و ایجاد نویز در سیستم می‌شود.

 

پیش از این تصور می‌شد که منشاء نویز چسبیدن و جدا شدن اتم‌ها از سطح است اما محققان دریافه‌اند که نفوذ اتم‌ها عامل اصلی ایجاد نویز است. در واقع آنچه که محققان کشف کردن این است که حرکت اتم‌ها در سطح نوسانگر منجر به نوساناتی می‌شود. این اولین باری است که این اثر اندازه‌گیری می‌شود.

 

نتایج این تحقیق در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده است.