انقلابی در حسگر‌های نانویی: اندازه‌گیری نیرو‌های نامرئی با فناوری تمام نوری

تیمی به رهبری محققان دانشگاه کلمبیا، با همکاری پژوهشگران آزمایشگاه ملی لارنس برکلی حسگر‌های جدید نیرو تمام نوری در مقیاس نانو ابداع کرده‌اند. این حسگر‌ها حاوی نانوکریستال‌های درخشانی هستند که می‌توانند شدت و رنگ را با فشار دادن یا کشیدن شدن تغییر دهند.

کد خبر: ۱۲۱۳۷۰۱

چهارشنبه - ۱۹ دی ۱۴۰۳ / January 08, 2025

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو به نقل از ستاد نانو، نیروی مکانیکی یک ویژگی ضروری برای بسیاری از فرآیند‌های فیزیکی و بیولوژیکی است. اندازه‌گیری از راه دور سیگنال‌های مکانیکی با حساسیت و وضوح فضایی بالا برای طیف گسترده‌ای از کاربردها، از رباتیک گرفته تا بیوفیزیک سلولی و پزشکی و حتی سفر‌های فضایی، مورد نیاز است. حسگر‌های نیروی لومینسانس نانومقیاس در اندازه‌گیری نیرو‌هایی در مقیاس پیکونیوتن نسبت به فناوری‌های رایج برتری دارند، در حالی که حسگر‌های بزرگتر برای کار در مقیاس نیرو‌های میکرونیوتن قوی هستند.

تیمی به رهبری محققان دانشگاه کلمبیا، با همکاری پژوهشگران آزمایشگاه ملی لارنس برکلی حسگر‌های جدید نیرو تمام نوری در مقیاس نانو ابداع کرده‌اند. این حسگر‌ها حاوی نانوکریستال‌های درخشانی هستند که می‌توانند شدت و رنگ را با فشار دادن یا کشیدن شدن تغییر دهند. این نانوحسگر‌های “تمام نوری” فقط با نور کار می‌کنند، بنابراین امکان خوانش از راه دور را فراهم کرده و نیاز به هیچ سیم یا اتصالی ندارند.

شوک می‌گوید: «ما انتظار داریم که کشف ما حساسیت‌ها و محدوده دینامیکی قابل دستیابی با حسگر‌های نیروی نوری را متحول کند و فناوری‌ها را در زمینه‌هایی از رباتیک گرفته تا بیوفیزیک سلولی و پزشکی و سفر‌های فضایی متحول کند.»

این نانوحسگر‌های جدید برای اولین بار به همان عملکرد و وضوح بالا و چند مقیاسی نانوحسگری پیشین دست یافت. این موضوع مهم است، زیرا به این معنی است که فقط یک نانوحسگر، به جای مجموعه‌ای حسگر‌های مختلف، می‌تواند برای مطالعه مستمر نیروها، از سطح درون سلولی تا کل سیستم در سیستم‌های مهندسی و بیولوژیکی، مانند جنین‌های در حال رشد، استفاده شود.

ناتالی فردیان ملامد از محققان این پروژه در دانشگاه کلمبیا می‌گوید: «آنچه این حسگر‌های نیرو را منحصر‌به‌فرد می‌کند، جدای از قابلیت‌های بی‌نظیر حسگری چندمقیاسی آنها، این است که با نور مادون قرمز زیست‌سازگار و نافذ کار می‌کنند. این قابلیت به محققان اجازه می‌دهد تا به بررسی محیط زنده بپردازد و یا امکان تشخیص خرابی و نقص را در سیستم‌های مختلف از پزشکی گرفته تا انرژی را فراهم نماید.»