موفقیت پژوهشگران در استفاده از نانوآنتن برای شناسایی ذرات منفرد

[سمندون 19,437]

پژوهشگران برای اولین بار نشان دادند که می‌توان از نانوآنتن برای شناسایی ذرات یا اتم‌ها استفاده کرد.

به گزارش سرویس علم و فن آوری پایگاه اطلاع رسانی صبا به نقل از ایسنا، نانوآنتن ابزاری است که نور را جمع‌آوری کرده و روی نقطه‌ای متمرکز می‌کند. این پروژه که توسط محققان آزمایشگاه ملی لورنس برکلی(lbnl) و دانشگاه اشتوتگارت انجام شده، با استفاده از نتایج آن می‌توان شناساگرها و حسگرهای گازی بسیار دقیق تولید کرد.

 

آنتن‌های معمولی که برای انتقال سیگنال‌های رادیویی و تلویزیونی استفاده می‌شود، در صورت متمرکز شدن در مقیاس نانو می‌تواند در فرکانس‌های نوری مورد استفاده قرار گیرند. از این نانوآنتن‌ها می‌توان در نانوفتونیک استفاده کرد. نانوآنتن‌ها می‌توانند برای تولید امواج الکترونیکی سطحی موسوم به «پلاسمون سطحی» به‌کار گرفته شوند. برای این کار باید امواج الکترومغناطیس را در سطح تماس نانوساختارهای فلزی(معمولا طلا) و یک دی الکتریک(معمولا هوا) محدود کرد.

 

زمانی که فرکانس نوسان پلاسمون ایجاد شده با امواج الکترومغناطیسی برخوردی همسان باشد، آن گاه پدیده «تشدید پلاسمون سطحی محلی»(lspr) اتفاق می‌افتد. با این کار، میدان الکترومغناطیس در فضایی بسیار کوچک در حدود 100 نانومتر مکعب متمرکز می‌شود. هر جسمی که وارد این منطقه، موسوم به نانوفوکوس، شود روی lspr تاثیر می‌گذارد.

 

پژوهشگران از این روش استفاده کردند تا بتوانند اتم‌ها یا ذرات منفرد را شناسایی کنند. آنها یک چیدمان جدید ارائه کردند که در آن یک نانوذره پالادیوم را در منطقه فوکوس ایجاد شده توسط نانوآنتن قرار دادند. برهمکنش میان طلا و نانوذره پالادیوم می‌تواند منجر به تولید lspr شود، به‌طوری که هر ذره‌ای که به نزدیکی این منطقه آورده شود، عملکرد دی‌الکتریک ذره پالادیوم را تغییر می‌دهد. پرتو پراش یافته بوسیله این سیستم میکروسکوپ میدان تاریک ضبط شده و می‌توان با آن تغییر lspr را رصد کرد.

 

اثر افزایشی این آنتن می‌تواند بوسیله تغییر فاصله میان ذره پالادیوم و آنتن طلا کنترل شود. شکل نانوآنتن بسیار مهم است. محققان معتقدند که از این دستگاه می‌توان در شناسایی گازهای قابل اشتعال نظیر هیدروژن استفاده کرد. معمولا برای حس کردن چنین گازهایی از حسگرهای حاوی قطعات الکتریکی استفاده می‌شود که خطر انفجار را به‌دنبال دارند. شناسایی مقدار بسیار کمی از گاز هیدروژن در توسعه پیل‌های سوختی اهمیت بسیاری دارد، به‌خصوص که غلظت اندکی از این گاز، حتی 4 درصد، می‌تواند خطر انفجار را در پی داشته باشد. با تغییر پالادیوم و استفاده از نانوکاتالیست‌های دیگر مانند پلاتین یا منیزیم می‌توان از این سیستم برای شناسایی گازهای دی اکسید کربن یا اکسید نیتروژن استفاده کرد.