ساخت فیبرنوری که می‌تواند توزیع اندازه ذرات را محاسبه کند

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان موسسه فناوری فوتونیک لایبنیز (Leibniz IPHT) فیبر شیشه‌ای جدیدی ساختند که می‌تواند رصد تعداد زیادی از نانوذرات منفرد و آزاد در حال حرکت را در یک مایع انجام دهد. این امر اجازه می‌دهد تا توزیع اندازه نانوذرات در یک نمونه با دقت بالا مشخص شود.

چه در تجزیه و تحلیل محلول آبی، چه در تولید واکسن یا بررسی نمونه‌های زیستی، همیشه ترکیب ذرات در همه جنبه‌های زندگی روزمره رخ می‌دهد. تعیین دقیق اجزای چنین مخلوط ذرات ریز در یک مایع چالش‌هایی را برای علم ایجاد می‌کند، خصوصاً با توجه به توزیع اندازه آن‌ها و وجود گونه‌های ذرات مختلف که فقط از نظر اندازه کمی متفاوت هستند. این فیبر شیشه‌ای ریزساختار جدید که در Leibniz IPHT تولید شده است، امکان افزایش قابل توجه دقت اندازه‌گیری خصوصیات نانوذرات را فراهم می‌کند.

این فیبر نوری می‌تواند در منطقه‌ای در محلول آبی با قطر کوچکتر از ۲۰ نانومتر محدود شده و اندازه ذرات را دقیقاً تعیین کند. این کار به محققان اجازه می‌دهد تا توزیع اندازه نانوذرات در مخلوط‌ها را دقیقاً تجزیه و تحلیل کنند. برای این منظور، فیبر شیشه‌ای با دیواره نازک، نور با قطر ۱۷ میکرومتر ایجاد می‌کند.

برای بررسی یک نمونه، مایع با فیبر توخالی در تماس است که در نتیجه نیروی مویرگی، فیبر با نمونه مایع پر می‌شود. نور در امتداد کانال سیال فیبر هدایت می‌شود. دیواره شیشه‌ای که فقط ۷۵۶ نانومتر ضخامت دارد، اجازه می‌دهد تا روشنایی شدید و یکنواخت نمونه نانومقیاس مورد بررسی قرار گیرد.

نور پراکنده شده توسط نانوذرات فردی امکان ردیابی موقعیت آن‌ها را فراهم می‌کند و بنابراین مشاهدات میکروسکوپی بسیار دقیق را امکان‌پذیر می‌کند. مونا نیسن توضیح می‌دهد: «با استفاده از روش جدید فیبر نوری، نانوذرات جداگانه را می‌توان در مدت زمان طولانی ردیابی کرد. از این طریق می‌توانیم اندازه آن‌ها را بسیار دقیق و قابل اعتماد تعیین کنیم تا بتوانیم اجزای جداگانه را در یک مخلوط مشخص کنیم.»

در مطالعات تجربی با مخلوط ذرات با اختلاف اندازه کوچک، متشکل از نانوکره‌های پلی استایرن با قطر متوسط ۱۰۰ و ۱۲۵ نانومتر، محققان با استفاده از این فیبر نوری جدید قادر به نشان دادن خصوصیات با دقت بالا بودند. دانشمندان قادر به اندازه‌گیری دقیق توزیع اندازه ذرات بودند.

رویکرد فیبر نوری ارائه شده پتانسیل مورد استفاده در کاربرد‌های فناوری نانو در زمینه محیط زیست و بیوآنالیتیک و همچنین در شیمی و پزشکی برای کنترل اندازه نانوذرات را فراهم می‌کند. محققان سناریو‌های کاربردی را به‌عنوان مثال در بررسی میکروپلاستیک‌های موجود در آب، تجزیه و تحلیل نمونه‌های بیمار مانند ادرار می‌بینند.