نانوذراتی که می‌توانند نور را اصلاح کنند

[pesare baba 2250]

یک گروه بین‌المللی از دانشمندان با استفاده از مولکول‌های مصنوعی DNA مواد نانوساختاری تولید کرده‌اند که می‌تواند برای اصلاح نور مرئی با ویژگی‌های مشخص استفاده شود.

 

چند سال پیش بخاطر کشف تکنیک اوریگامی DNA (origami) شور و هیجان زیادی ایجاد شد. این رهیافت می‌توانست برای ساخت نانوذرات با شکل و اندازه دلخواه استفاده شود. با اینحال، کاربردهای واقعی مانند نانوانبرک‌ها هنوز خارج از دسترس بود. اکنون یک گروه بین المللی از پژوهشگران به رهبری تیم لایدل از دانشگاه لودوینگ ماکسیمیلانس مونیخ و فردریش سیمل از دانشگاه صنعتی مونیخ موفق به ساخت نانوذرات با آجربناهای فعال نوری DNA شده‌اند که می‌تواند برای اصلاح نور به روش‌های خیلی خاص استفاده شود.

 

 

 

نردبان‌های نانومارپیچی راستگرد و چپگرد دارای تفاوت بارزی در برهم‌کنش با نوری با قطبش دایروی هستند.

جفت کردن نور و نانوساختارها می‌تواند به کاهش قابل ملاحظه اندازه حسگرهای نوری برای کاربردهای پزشکی و محیطی کمک کند، و درعین حال حساسیت آنها را هم بیشتر نماید. با اینحال، اندازه طول‌موج یک نور که در بازه 400 تا 800 نانومتری قرار می‌گیرد، در مقایسه با نانوساختارهایی با اندازه چند نانومتری بسیار غول‌پیکر است. ولی از لحاظ نظری، هنگامی که ریزترین ساختارها به روش‌های بسیار خاصی باهم کار می‌کنند، حتی اجسام کوچک می‌توانند با نور به خوبی برهم‌کنش کنند. متاسفانه، تولید ساختارهای سه بعدی ضروری با دقت نانومتری در مقادیر و خلوص کافی با استفاده از روش‌های متداول امکان‌پذیر نمی‌باشد.

 

سیمل می‌گوید: "با اوریگامی DNA ما اکنون روشی برای برآورده کردن تمام این ملزومات پیدا کرده‌ایم. این یافته امکان تعیین پیشاپیش و با دقت نانومتری شکل سه بعدی شیئی که در حال خلق شدن است، را می‌دهد."

 

نانوعناصر می‌توانند به صورت برنامه‌ریزی شده با استفاده توالی از آجربناهای بنیادی، خودشان را به شکل ساختارهای مطلوب خم کنند. گروه سیمل به طور موفقیت‌آمیزی توانست نردبان‌های نانومارپیچی با ارتفاع 57 نانومتر و قطر 34 نانومتری با استفاده از 10 نانوذره طلا که در فواصل منظم به هم چسبیده بودند، بسازد.

 

در سطح این نانوذرات طلا، الکترون‌ها با میدان الکترومغناطیسی نور برهم‌کنش می‌کنند. فاصله کم بین ذرات این اطمینان را می‌دهد که ذرات طلای یک رشته DNA بطور هماهنگ کار کنند و باعث تقویت چند برابری برهم‌کنش‌ها شوند.

 

این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nature منتشر کرده‌اند.