به نقل از «باشگاه خبرنگاران»

ادعای جدید دانشمندان کمبریج؛ ساخت نانو دوربین با استفاده از چسب مولکولی

تاریخ انتشار: ۱۶ شهریور ۱۴۰۰ | کد خبر: ۳۳۰۳۵۶۱۲

به گزارش خبرنگار حوزه دریچه فناوری گروه فضای مجازی باشگاه خبرنگاران جوان،  به نقل از cam.ac.uk، محققان یک دوربین کوچک با چسب مولکولی ساخته اند که به آن‌ها اجازه می‌دهد واکنش‌های شیمیایی را در زمان واقعی مشاهده کنند. این پلتفرم یک جعبه ابزار واقعاً بزرگ است و بسیاری از امکانات جدید را برای تصویربرداری از واکنش‌های شیمیایی در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

ترکیب نانو دوربین ساخته شده از چه موادی است؟

این دستگاه که توسط تیمی از دانشگاه کمبریج ساخته شده است، ترکیبی از نانوکریستال‌های نیمه رسانای کوچک به نام نقاط کوانتومی و نانوذرات طلا با استفاده از چسب مولکولی به نام cucurbituril (CB) است. هنگامی که مولکول مورد مطالعه به آب اضافه می‌شود، اجزاء در عرض چند ثانیه خود را به یک ابزار پایدار و قدرتمند مونتاژ می‌کنند که امکان نظارت بر زمان واقعی واکنش‌های شیمیایی را فراهم می‌کند.

نحوه کارکرد نانو دوربین و کابردهای آن

دوربین نور را در نیمه هادی‌ها جمع آوری می‌کند و فرآیند‌های انتقال الکترون مانند آنچه در فتوسنتز اتفاق می‌افتد را القا می‌کند که با استفاده از حسگر‌های نانوذرات طلا و تکنیک‌های طیف سنجی کنترل می‌شود. پژوهشگران توانستند از دوربین برای مشاهده گونه‌های شیمیایی که قبلاً در موردشان نظریه پردازی شده بود، اما مستقیماً مشاهده نشده بودند، استفاده کنند. این پلتفرم می‌تواند برای مطالعه طیف وسیعی از مولکول‌ها و انواع برنامه‌های کاربردی بالقوه مانند بهبود فوتوکاتالیز و فوتوولتائیک برای انرژی‌های تجدیدپذیر مورد استفاده قرار گیرد. نتایج این تحقیق در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است.

طبیعت مجموعه‌هایی با ساختار‌های پیچیده را در مقیاس مولکولی از طریق فرایند‌های خود محدود کننده کنترل می‌کند. با این حال، تقلید از این فرآیند‌ها در آزمایشگاه معمولاً زمان بر، گران و متکی به روش‌های پیچیده است. پروفسور اورن شرمن از گروه شیمی کمبریج می‌گوید: "به منظور توسعه مواد جدید با خواص برتر، ما اغلب گونه‌های شیمیایی مختلف را با هم ترکیب می‌کنیم تا به یک ماده ترکیبی برسیم که خواص مورد نظر ما را دارد. اما ساخت این نانوساختار‌های ترکیبی دشوار است و شما اغلب با رشد بی رویه یا موادی ناپایدار مواجه می‌شوید."

در روش جدیدی که شرمن و همکارانش در آزمایشگاه کمبریج و کالج دانشگاهی لندن آن را توسعه داده اند، از cucurbituril یا چسب مولکولی که به شدت با نقاط کوانتومی نیمه هادی و نانوذرات طلا تعامل قوی دارد، استفاده شده است. محققان از نانوکریستال‌های نیمه رسانای کوچک برای کنترل مجموعه نانوذرات بزرگتر از طریق ایجاد فرایند تجمع خود محدود کننده سطحی استفاده کردند. این فرآیند منجر به مواد ترکیبی نفوذپذیر و پایدار می‌شود که با نور تعامل دارند. از این دوربین برای مشاهده فوتوکاتالیز و ردیابی انتقال الکترون ناشی از نور استفاده شد.

دکتر کامیل سوکوفوسکی، گفت: "ما از قدرت و مونتاژ ساده این ابزار جدید تعجب کردیم. " دکتر جید مک کون نیز درباره این موضوع می‌گوید: " خاصیت خود محدود کننده واقعا شگفت انگیز بود و انتظار نداشتیم چنین چیزی را ببینیم. ما دریافتیم که تجمع یک جزء نانوذرات را می‌توان با افزودن یک جزء نانوذره دیگر کنترل کرد."

وقتی محققان اجزاء را با هم مخلوط کردند، تیم از طیف سنجی برای مشاهده واکنش‌های شیمیایی در زمان واقعی استفاده کرد. آن‌ها با استفاده از دوربین توانستند شکل گیری گونه‌های رادیکال یک مولکول با یک الکترون جفت نشده و محصولاتی از مجموعه آن‌ها مانند گونه‌های ویولوژن سیگما دیمریک را مشاهده کنند، جایی که دو رادیکال یک پیوند برگشت پذیر کربن-کربن را تشکیل می‌دهند.

اکنون می‌توان با انجام چنین آزمایشی پتانسیل کامل نانوکریستال‌های نیمه رسانا و پلاسمونی را بررسی کرد و فرصتی را برای القا و مشاهده همزمان واکنش‌های فتوشیمیایی فراهم کرد. محققان آزمایشگاه Scherman در حال حاضر برای توسعه بیشتر این هیبرید‌ها به سمت سیستم‌های فتوسنتز مصنوعی و کاتالیز که در آن فرآیند‌های انتقال الکترون را می‌توان مستقیماً در زمان واقعی مشاهده کرد، رفته اند.

این تیم همچنین در حال بررسی مکانیسم‌های تشکیل پیوند کربن-کربن و واسط الکترود برای کاربرد‌های باتری است. این تحقیق با همکاری پروفسور جرمی بامبرگ در آزمایشگاه کاوندیش کمبریج و دکتر ادینا روستا در کالج دانشگاهی لندن انجام شد. بودجه این پروژه توسط شورای تحقیقات مهندسی و علوم فیزیکی (EPSRC) تأمین شده است.

بیشتر بخوانید

ادعای جدید دانشمندان؛ امکان ساخت شبه بلور‌های ایکوساهدرال از ذرات اوریگامی DNA

گزارش از مهران محمدپور

انتهای پیام/

منبع: باشگاه خبرنگاران

کلیدواژه: نانو دوربین دانشگاه کمبریج واکنش شیمیایی نیمه هادی ها واکنش های شیمیایی زمان واقعی

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.yjc.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «باشگاه خبرنگاران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۳۰۳۵۶۱۲ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

۱۵۴ هزار هکتار مزارع گندم و جو مازندران مبارزه شیمیایی شد

به گزارش خبرگزاری صداوسیمای مازندران، فرید بیگی درباره مبارزه شیمیایی با عوامل خسارتزا در مزارع گندم و جو استان مازندران گفت: از ابتدای سال زراعی جاری تاکنون با آفات و بیماری‌ها و علف‌های هرز در ۱۵۴ هزار و ۱۶۱ هکتار مزارع گندم و جو استان مبارزه شیمیایی شد.

او با اشاره به مبارزه شیمیایی با آفات و بیماری‌ها و علف‌های هرز در ۱۳۸ هزار و ۵۱۵ هکتار مزارع گندم استان، افزود: مبارزه با آفات با مصرف سموم متالدهاید، مالاتیون، کنفیدور، دورسبان و سایپرمترین در ۵ هزار و ۶۲۵ هکتار مزارع گندم استان انجام شد که ۵ هزار و ۲۳۲ هکتار علیه حلزون، ۳۴۰ هکتار با سوسک سیاه زابروس و ۵۳ هکتار با کرم مفتولی بود.

سرپرست مدیریت حفظ نباتات جهاد کشاورزی مازندران با بیان اینکه مبارزه با علف‌های هرز پهن برگ در ۲۰ هزار و ۸۵۹ هکتار، کشیده برگ در ۲۳ هزار و ۸۰۹ هکتار و توام (دومنظوره) در ۲۱ هزار و ۵۰۹ هکتار مزارع گندم استان انجام شد، اضافه کرد: مبارزه با علف‌های هرز مزارع گندم استان با استفاده از ۶۶ هزار و ۱۶۵ لیتر/کیلو سموم گرانستار، توفوردی، پوماسوپر، آکسیال، آپیروس، لنتو، آتلانتیس، آتللو، تیفیس و ویکیلیس صورت گرفت.

بیگی با بیان اینکه مبارزه با بیماری‌های گندم با مصرف ۶۶ هزار و ۴۰۳ لیتر/کیلو سموم تیلت، رکس، آلتو، فولیکو، اینور و سایر سموم در ۶۶ هزار و ۷۱۳ هکتار مزارع کندم استان انجام شد، تصریح کرد: با بیماری زنگ زرد در ۲۰ هزار و ۷۱۹ هکتار، سپتوریوز برگی در هزار و ۴۷۷ هکتار، سفیدک سطحی در ۱۵ هزار و ۱۵۸ هکتار، فوزاریوم خوشه در ۱۸ هزار و ۸۰۶ هکتار، زنگ قهوه‌ای در ۶۴۰ هکتار، لکه خرمایی در ۷۴۴ هکتار و توام در ۹ هزار و ۱۶۹ هکتار از مزارع گندم استان مبارزه شد.

سرپرست مدیریت حفظ نباتات جهاد کشاورزی مازندران درباره مبارزه شیمیایی با آفات و بیماری‌ها و علف‌های هرز در مزارع جو استان، گفت: از ابتدای سال زراعی ۱۴۰۳-۱۴۰۲ تاکنون مبارزه شیمیایی با آفات، بیماری‌ها و علف‌های هرز در ۱۵ هزار و ۶۴۹ هکتار مزارع جو استان انجام شد.

وی با اشاره به اینکه مبارزه شیمیایی با آفت حلزون در هزار و ۲۷۲ هکتار مزارع جو استان انجام شد، افزود: تاکنون با علیه علف‌های هرز کشیده برگ در ۲ هزار و ۳۸۹ هکتار، پهن برگ در ۲ هزار و ۳۷۹ هکتار و توام در ۸۲ هکتار و بیماری‌های سفیدک سطحی در هزار و ۴۲ هکتار، لکه خرمایی در ۶۲۲ هکتار، زنگ زرد در ۷۳۱ هکتار، سپتوریوز برگی در ۳۹۲ هکتار، فوزاریوم در ۸۶۵ هکتار، زنگ قهوه‌ای در ۱۲ هکتار و توام در ۸۵۹ هکتار از مزارع جو استان مبارزه شیمیایی شد.