تقویت انبرک نوری برای دستکاری راحت‌تر نانوذرات

پژوهشگران استرالیایی با بهبود انبرک نوری، امکان دستکاری ساده‌تر نانوذرات و همچنین اجزاء درون سلولی را فراهم کردند.

کد خبر: ۹۲۱۰۵۴

چهارشنبه - ۲۷ اسفند ۱۳۹۹ / March 17, 2021

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه صنعتی سیدنی (UTS) از اصول فناوری انبرک نوری برای ایجاد امکان دستکاری و مونتاژ نانوذرات استفاده کردند. این روش به آن‌ها امکان می‌دهد ذراتی را که دارای ضریب شکست یکسان هستند، دستکاری کنند. انبرک نوری به تفاوت میان ویژگی‌های شکست نور بین نانوذرات به دام افتاده و محیط اطراف متکی است.

در این روش جدید، محققان از دوپینگ بلور‌های نانو با یون‌های فلزی خاک‌های نادر و به دام انداختن نانوذرات در سطح انرژی پایین و با بازده بالا استفاده نموده‌اند.

زوشجن شان، اولین نویسنده مقاله مربوط به این پروژه می‌گوید: «به‌طور رایج، شما به صد‌ها میلی‌وات قدرت لیزر برای به دام انداختن یک ذره طلای ۲۰ نانومتری نیاز دارید. با این فناوری جدید ما می‌توانیم ذره‌ای ۲۰ نانومتری را با استفاده از ده‌ها میلی‌وات نیرو به دام بیندازیم.»

این روش جدید از حساسیت بالایی برخوردار است که این موضوع امری کلیدی در کارایی فرآیند محسوب می‌شود. شان می‌گوید: «انبرک نوری ما همچنین به میزان رکورد بالای حساسیت یا «سختی» نانوذرات در محلول آبی رسیده است. نکته قابل توجه این است که گرمای تولید شده توسط این روش در مقایسه با روش‌های قدیمی بسیار ناچیز است، بنابراین، این انبرک نوری ما مزایای زیادی دارد.»

محققان گفتند که در پزشکی این پیشرفت یک مرحله مقدماتی برای تحقق رویای دستکاری نوری ساختار‌های درون سلولی و همچنین انجام اندازه‌گیری‌های بیومکانیک در مقیاس نانو است.

فن وانگ، از محققان این پروژه می‌گوید: «توانایی فشار، کشیدن و اندازه‌گیری نیرو‌های اجسام میکروسکوپی درون سلول‌ها، مانند رشته‌های DNA یا آنزیم‌های داخل سلولی، می‌تواند منجر به پیشرفت در درک بهتر و درمان بسیاری از بیماری‌ها مانند دیابت یا سرطان شود.»

وانگ می‌گوید: «یک نقطه ضعف میکروپیمایشگری مکانیکی رایج برای دستکاری سلول‌ها این است که این فرآیند تهاجمی است و وضوح موقعیت نیز در آن کم است. این میکروپیمایشگر‌ها فقط می‌توانند سختی غشای سلول را در مقابل نیروی پروتئین‌های موتور مولکولی در داخل سلول اندازه بگیرند.»

فرآیند دوپینگ نانوبلور‌ها با یون فلزات خاک‌های نادر هم ویژگی‌های شکست نانوذرات و هم میزان درخشندگی آن‌ها را کنترل می‌کند. تشدید یون‌ها در نانوبلور‌ها باعث ایجاد یک نیروی قوی به دام اندازنده نوری می‌شوند.

چشم‌انداز توسعه چنین کاوشگر نیرویی بسیار کارآمد در مقیاس نانو، محققان را به سمت توسعه یک کاوشگر نیرویی می‌برد که می‌تواند برچسب زده شود و به‌طور خاص ساختار‌های درون سلولی و اندامک‌ها را هدف قرار دهد.