تشخیص ترکیب شیمیایی ناخالصی‌ها در آب و هوا ساده‌تر می‌شود

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان فناوری جدیدی را توسعه دادند که ممکن است شناسایی ترکیب شیمیایی ناخالصی‌ها و شکل هندسی آن‌ها را در نمونه‌های هوا، مایع و بافت زنده آسان‌تر کند.

با استفاده از روش‌های آزمایش معمولی، تشخیص آلاینده‌های مضر مانند نانو پلاستیک، آلاینده‌های هوا و میکروب‌ها در موجودات زنده و مواد طبیعی می‌تواند چالش برانگیز باشد و گاهی نیز غیرممکن است. این آلاینده‌ها گاهی اوقات در مقادیر بسیار کم یافت می‌شوند که آزمایشات رایج قادر به شناسایی و انتخاب‌گری قابل اعتماد برای آن‌ها نیستند.

این وضعیت ممکن است به زودی تغییر کند. فناوری نانویی در حال ظهور است که وعده می‌دهد شناسایی ترکیب شیمیایی ناخالصی‌ها و شکل هندسی آن‌ها در نمونه‌های هوا، مایع و بافت زنده را آسان‌تر می‌کند. یک تیم بین‌المللی از دانشمندان به سرپرستی فیزیکدانان در دانشگاه بث فناوری را توسعه داده‌اند، که ممکن است راه را برای روش‌های جدید نظارت بر محیط زیست و دارو‌های پیشرفته هموار کند.

این روش تشخیص شیمیایی در حال ظهور براساس برهمکنش میان نور و ماده است که به عنوان اثر رامان شناخته می‌شود. اثر رامان هنگامی اتفاق می‌افتد که ماده‌ای که با رنگ خاصی پراکندگی نور را انجام می‌دهد، نور را با اندکی تغییر منتشر کند. در واقع این ماده به دلیل ارتعاشات اتمی خاص، یک مینی رنگین‌کمان ایجاد می‌کند.

اندازه‌گیری رنگ‌ها در این رنگین کمان رامان، پیوند‌های اتمی منفرد را مشخص می‌کند، زیرا پیوند‌های مولکولی الگو‌های ارتعاش متمایز دارند. هر پیوند در یک ماده، تغییر رنگ منحصر به فرد خود را از روش روشنایی ایجاد می‌کند. درمجموع، رنگ‌های رنگین کمان رامان برای تشخیص، تجزیه و تحلیل و نظارت بر ترکیب شیمیایی (پیوند‌های شیمیایی) مولکول‌های پیچیده، مانند رنگ‌های موجود در مخلوط آلاینده‌های محیطی، عمل می‌کنند.

دکتر رابین جونز از گروه فیزیک در دانشگاه بث گفت: «اثر رامان به تشخیص سموم دفع آفات، داروها، آنتی‌بیوتیک‌ها، فلزات سنگین، پاتوژن‌ها و باکتری‌ها کمک می‌کند. همچنین برای تجزیه و تحلیل ذرات معلق در هوا و محلول که بر سلامت انسان و آب و هوا تأثیر می‌گذارد، استفاده می‌شود.»

اثر رامان بسیار ضعیف است، به منظور تقویت آن، دانشمندان از آنتن‌های مینیاتوری ساخته شده در مقیاس نانو استفاده کردند که نور تابیده شده را به داخل مولکول‌ها منتقل می‌کنند. غالباً این آنتن‌ها از فلزات گرانبها ساخته شده‌اند و طراحی آن‌ها درمقیاس نانو دشوار است.

این تیم از کوچکترین آنتن‌های مارپیچی که تاکنون ایجاد شده، استفاده کرد. این آنتن‌ها در دانشگاه اشتوتگارت در آلمان از طلا ساخته شده است.

دکتر جونز گفت: اندازه‌گیری‌های ما نشان می‌دهد که این آنتن‌های مارپیچی به گرفتن تعداد زیادی فوتون‌های رنگین‌کمانی رامان از مولکول‌ها کمک می‌کنند. اما مهمتر از همه، شکل مارپیچی تفاوت بین دو نوع نور را که اغلب برای بررسی هندسه مولکول‌ها استفاده می‌شود، تقویت می‌کند.