شناسایی تک مولکول با استفاده از الگوی نویز منحصر به فرد

محققان با استفاده از نانولوله کربنی موفق به ساخت ابزاری شدند که قابلیت تشخیص تک‌مولکول‌ها را داراست.

کد خبر: ۶۲۲۰۰۴

يکشنبه - ۰۱ مرداد ۱۳۹۶ / July 23, 2017

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو؛ محققان با استفاده از نانولوله کربنی موفق به ساخت ابزاری شدند که قابلیت تشخیص تک‌مولکول‌ها را داراست. این دستگاه با استفاده از الگوهای نویز ایجاد شده در اثر برخورد یک مولکول خاص با نانولوله‌کربنی قادر به شناسایی آن است.

نویز به نوسانات تصادفی در فرکانس پایین گفته می‌شود که در برخی سیستم‌ها نظیر ادوات الکترونیکی اتفاق می‌افتد. نویز موجب محو شدن سیگنال‌ها می‌شود بنابراین در بسیاری از ادوات الکترونیکی و رادیویی تلاش می‌شود تا نویز به حداقل برسد.

در حال حاضر منشاء نویز در ادوات الکترونیکی نانومقیاس به شدت مورد توجه است. مواد با مساحت سطحی بالا برای مطالعه نویز در ادوات الکترونیکی نانومقیاس بسیار مناسب هستند چرا که این مواد به شدت نسبت به تغییر سطح خود حساس هستند.

یکی از گزینه‌های قابل توجه در این حوزه، نانولوله کربنی است که می‌تواند برای این کار به کار گرفته شود. یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه اوساکای ژاپن به دنبال استفاده از توانایی تک مولکول‌ها برای تاثیرگذاری روی نویز ایجاد شده توسط ادوات الکترونیکی مبتنی بر نانولوله کربنی است.

این گروه تحقیقاتی ابزاری ساختند که در آن نانولوله کربنی میان دو الکترود به‌صورت پل قرار گرفته است. این ابزار در معرض مولکول‌های بزرگ مختلف قرار گرفته تا این مولکول‌ها به سطح نانولوله کربنی برخورد کنند.

نتایج نشان داد که مولکول‌های مختلف دارای سیگنال‌های نویز منحصر به فرد هستند که این سیگنال‌ها به خواص مولکول بستگی دارد. قدرت برهم‌کنش میان نانولوله کربنی و مولکول‌ها از روی سیگنال‌های نویز قابل پیش‌بینی است.

آگونگ ستیادی می‌گوید: «این سیگنال‌های ایجاد شده با نانولوله کربنی با جذب تک مولکول تغییر می‌کند. دلیل این امر آن است که مولکول جذب شده یک حالت به دام افتاده در نانولوله کربنی دارد که موجب تغییر هدایت می‌شود.»

به همین دلیل است که این ابزار حساسیت بالایی داشته و می‌توان تک مولکول‌ها را با استفاده از آن شناسایی کرد. این حساسیت بسیار بالا می‌تواند در صنعت نانوالکترونیک به کار گرفته شود و همچنین کاربرد وسیعی در بخش حسگری و زیست‌حسگری دارد.

این ابزار مبتنی بر نانولوله کربنی نشان داد که می‌توان حساسیت را با استفاده از الگوی نویز خاص افزایش داد و از آن برای تشخیص تک مولکول‌ها استفاده کرد.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان Room-temperature discrete-charge-fluctuation dynamics of a. single molecule adsorbed on a. carbon nanotube در نشریه Nanoscale منتشر شده‌است.