دانش و فناوری


2 دقیقه پیش

گرفتن ویزای انگلیس در ایران

از زمانی که اخذ وقت سفارت انگلیس در تهران ممکن شد، بسیاری از مشکلات متقاضیان این ویزا نیز به فراموشی سپرده شد. اگر چه هنوز هم بعضی از متقاضیان این ویزا، به جهت تسریع مراحل ...
2 دقیقه پیش

دوره مدیریت پروژه و کنترل پروژه با MSP

پروژه چیست؟ پروژه به مجموعه ای از فعالیتها اطلاق می شود که برای رسیدن به هدف خاصی مانند ساختن یک برج، تاسیس یک بزرگراه، تولید یک نرم افزار و … انجام می شود. در همه پروژه ...

میکروسکوپی برای دیدن تک تک اتم‌ها



 

میکروسکوپی برای دیدن تک تک اتم‌ها

 

 

محققان با استفاده از تکنیک اصلاح انحراف در میکروسکوپ‌های تونلی روبشی موفق شده‌اند با حداقل مصرف انرژی، تصاویری با وضوح بالا از اتم‌های منفرد سبک مانند اکسیژن و کربن تهیه کنند.

 


محققان آزمایشگاه ملی اوک‌ریج وابسته به وزارت انرژی ایالات متحده، با استفاده از روش اصلاح انحراف در میکروسکوپ الکترونی تونلی روبشی یا به اختصار (STEM) موفق شده‌اند، اولین تصاویر واضح از اتم‌‌های منفرد بور، کربن، نیتروژن و اکسیژن را در تاریخ علم به ثبت برسانند.

 


اتم‌های بور، کربن، نیتروژن و اکسیژن که به ترتیب با اعداد اتمی ۵ تا ۸ از سبک‌ترین اتم‌های جدول تناوبی به‌شمار می‌روند، به شکل محلول در لایه‌ای از نیترید بور و توسط تکنیک تصویربرداری Z-Contrast تصویربرداری شده‌اند.

 


استیفن پنی‌کوک، محقق علم مواد و یکی از اعضای این گروه می‌گوید: «این هم دستاورد دیگری از به کارگیری تکنیک اصلاح انحراف در میکروسکوپ‌های عبوری روبشی است، اولین تجربه شناسایی اتم‌های منفرد در مواد غیرتناوبی که برای علم شیمی بسیار باارزش است».

 


این تکنیک تصویر‌برداری با وضوح بالا، به محققان علم مواد اجازه می‌دهد هر مولکول را اتم به اتم تحلیل کنند و تصویر دقیقی از ساختار شیمیایی مواد به دست آورند. می‌شود با این تکنیک به عیوب ساختاری ماده پی برد و به عنوان مثال ناخالصی‌ها یا مولکول‌هایی را که عامل خصوصیات رفتاری خاصی در ماده هستند، کشف کرد.

 


این گروه نمونه مولکولی شش‌ضلعی و تک‌لایه‌ای از نیترید بور را که توسط دانشگاه آکسفورد آماده شده به وسیله تکنیک یاد‌شده، تحلیل کرده و توانسته است سه گروه جانشینی را در آن مشاهده کند. جانشینی اتم‌های کربن به جای اتم‌های بور و نیتروژن و جانشینی اتم‌های اکسیژن به جای اتم‌های نیتروژن.

 


این تحلیل با استفاده از میکروسکوپ Nion UltraSTEM یکصدهزارولت که روی شرایط بهینه ۶۰ هزار ولت تنظیم‌ شده، انجام گرفته است.



توضیح عکس مقابل: تفاوت وضوح تصویر بالا و پایین کاملا معنی‌دار است.

 


در تصویر b که حاصل استفاده از تکنیک اصلاح انحراف در تصویر a است، می‌توان به وضوح اتم‌های منفرد نیتروژن -دایره‌های روشن‌تر در گوشه‌های شش‌ضلعی مشخص‌شده توسط دایره سبز- و بور -دایره‌های تیره‌تر درون همان دایره- را تماشا کرد.

 


اصلاح انحراف محاسباتی که می‌تواند نقص‌های اپتیکی لنزها و اثر عوامل محیطی را به حداقل برساند
، با پیشرفت‌های کنونی باعث‌شده شرایط برای ثبت تصاویر بهینه شود و شاهد وضوح بهتری در حداقل ولتاژ مورد استفاده باشیم.

 


پنی‌کوک می‌گوید: «تصویربرداری از نمونه در حالت ۶۰ هزارولت، آسیب به آنرا در زمان جابجایی اتم‌ها به حداقل می‌رساند. این تجربه‌ای نیست که بتوان در ولتاژ بالای ۸۰ هزارولت به آن دست یافت».

 


استفاده از این تکنیک و تهیه تصاویری منفرد از اتم‌ها، آن‌هم با وضوح بالا نه تنها می‌تواند ابزار مؤثری برای شبیه‌سازی محاسباتی دقیق‌تر، صحیح‌تر و در نتیجه پیش‌بینی بهتر رفتار مولکول‌های پیچیده در اختیار محققان نانوفناوری، شیمی‌دانان و نظریه‌پردازان قرار دهد، بلکه با مصرف بهینه انرژی، انجام این تحقیقات را ساده‌تر و به مراتب کم‌هزینه‌تر خواهد کرد.

 


ویدیو مرتبط :
اردک تک تک تک تک اردک عمو پورنگ

خواندن این مطلب را به شما پیشنهاد میکنیم :

نانوحسگرهایی با قابلیت آشکارسازی تک ویروس



 

نانو حسگر

 

پژوهشگران ايراني، با مطالعه خواص اپتيکي نانوآنتن‌ها، امكان ساخت نانوحسگرهايي با قابليت آشکارسازي تک‌ويروس، پيل‌هاي خورشيدي نانومتري و ديسک‌هاي نوري ظرفيت بالا را فراهم كردند.

 

نانوآنتن‌ها شامل دو يا چند نانوذره هستند که در فاصله چند نانومتري از يکديگر قرار داشته و نقش آنها در نانواپتيک، مشابه نقش آنتن‌هاي معمولي در سيستم‌هاي مخابراتي و الکترونيکي است. از بر هم‌کنش نور با نانوآنتن‌ها، يک ميدان الکترومغناطيسي بسيار قوي در گاف بين نانوذرات بوجود مي‌آيد که مي‌تواند کاربردهاي گوناگوني را به همراه داشته باشد.

 

دکتر احمد محمدي پژوهشگري است که به مطالعه سيستماتيک خواص اپتيکي نانوآنتن‌هاي ساخته شده از يک يا دو نانوذره به شکل بيضي‌گون و همچنين بررسي تاثير پارامترهاي مهم مانند مواد سازنده، ضريب گذردهي محيط پيرامون، اندازه نانوذرات و فاصله بين آنها بر سطح مقطع پراکندگي، پرداخته است.

 

وي در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه توسعه فناوري نانو گفت: «در اين طرح تحقيقاتي، دو روش تحليلي و عددي را براي محاسبه سطح مقطع پراکندگي نانوآنتن‌هاي ساخته شده از يک و دو نانوذره، به‌كار گرفته‌ايم. به همين منظور، از تئوري قطبش‌پذيري، با اعمال تصحيحات مناسب در نانوآنتن‌هاي تک‌ذره استفاده کرده‌ايم».

 

دکتر محمدي در ادامه افزود: «از آنجا که استفاده از تئوري قطبش‌پذيري، براي نانوآنتن‌هاي شامل بيش از يک نانوذره امکان پذير نيست، بنابراين، در اين پژوهش سعي کرده‌ايم از روش‌هاي عددي همچون FDTD سه بعدي، براي محاسبه سطح مقطع پراکندگي نانوآنتن‌ها استفاده نماييم.

 

در هر دو مورد، با تغيير پارامترهاي مسئله، بررسي سطح مقطع پراکندگي، تشديد پلاسموني مورد نظر و بهرة پراکندگي بالا، مدل مناسبي را ارائه کرده‌ايم».

 

با طراحي مناسب نانوآنتن‌ها، امكان ساخت نانوحسگرهاي بسيار حساس با توانايي آشکارسازي تک‌ويروس، ديسک‌هاي نوري با ظرفيت چند ترابايت (چند هزار گيگابايت)، سلول‌هاي خورشيدي در ابعاد نانومتري با بهره بسيار بالا (بيش از 80%) و مدارهاي مجتمع نانوفوتونيکي فراهم مي‌گردد، همچنين تصويربرداري اپتيکي از پروتئين‌ها و DNA، امكان‌پذير مي‌شود.

 

جزئيات اين طرح كه در گروه فيزيک دانشگاه خليج‌فارس با همکاري فرانسيسکا کامينسکي (موسسه نيلزبور در دانمارک) و دکتر ماريو آجو (گروه نانواپتيک، دانشگاه ETH در سوييس) به سرپرستي پروفسور وحيد صندوقدار انجام شده، در مجله Int. MKS است. '> MKS است. '> J Nanotechnol (جلد 6، صفحات 11- 10، سال 2009) منتشر شده است.