شناسایی مواد در مقیاس نانو میسر شد

پژوهشگران اسپانیایی دستگاه جدیدی به‌ نام «نانوFTIR» ساخته‌اند که می‌تواند به این سوال اساسی در مهندسی مواد و فناوری نانو مبنی بر این که «چگونه می‌توان به طور شیمیایی مواد را در مقیاس نانو تشخیص داد»، پاسخ دهد.

یکی از اهداف اصلی مهندسی مواد و شیمی مدرن آن است که بتوانیم مواد را بدون این که آسیبی ببینند، مطالعه کرده و نقشه‌ای از واحدهای سازنده آن با قدرت تفکیک اتمی ارائه کرد.

هرچند روش‌های تصویربرداری با قدرت تفکیک بسیار بالا نظیر میکروسکوپ الکترونی و میکروسکوپ روبشی پیمایشی وجود دارد، اما حساسیت‌های شیمیایی آنها جوابگوی نیاز آنالیزهای شیمیایی مدرن در مقیاس نانو نیست.

حساسیت شیمیایی طیف‌سنجی‌های نوری بسیار بالا است، اما قدرت تفکیک این طیف‌سنجی محدود به پراش نوری است که مقدار آن نصف طول موج نور است، بنابراین نمی‌توان از آنها برای مطالعه شیمیایی در مقیاس نانو استفاده کرد.

اخیراً پژوهشگران اروپایی مقاله‌ای تحت عنوان «Nano-FTIR absorption spectroscopy of molecular fingerprints at 20 nm spatial resolution» در نشریه «Nano Letters» به چاپ رساندند که در آن روشی به‌ نام «نانوFTIR» معرفی شده است. این روش یک نوع روش نوری محسوب می‌شود که ترکیبی از میکروسکوپ نوری میدان نزدیک (s-SNOM) و طیف‌سنجی انتقال فوریه مادون قرمز (FTIR) است.

این گروه تحقیقاتی، نوک میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) را فلزدار کردند که این کار با لیزر مادون قرمز با محدوده بالا انجام شد. سپس نور پراش یافته را با استفاده از طیف‌سنجی انتقال فوریه آنالیز کردند. این بدان معناست که می‌توان طیف سنجی مادون قرمز محلی را با قدرت تفکیک کمتر از ۲۰ نانومتر انجام داد.

«فلوریان هوث» از مرکز نانوگونه اسپانیا و رهبر این تیم تحقیقاتی می‌گوید: با استفاده از روش «نانوFTIR» که ما ارائه کردیم، می‌توان مواد فعال مادون قرمز را از نظر شیمیایی بسیار سریع در مقیاس نانو شناسایی کرد. این روش کاملا با طیف‌سنجی‌های رایج مطابقت دارد.

قدرت تفکیک فضایی این روش در مقایسه با روش‌های رایج مادون قرمز ۳۰۰ برابر بیشتر است. از آن جایی که حساسیت شیمیایی این روش بسیار بالا است، بنابراین ابزار مناسبی برای تحقیقات و کنترل کیفیت در بخش شیمی پلیمر، زیست پزشکی و صنعت داروسازی است. برای مثال، «نانوFTIR» می‌تواند برای شناسایی شیمیایی آلودگی‌ها در مقیاس نانو به‌ کار گرفته شود.

به‌ نظر می‌رسد با توسعه فناوری نانو بتوان مواد و ادوات جدیدی، تولید و از آنها در حوزه‌های پزشکی، الکترونیک و مواد زیستی استفاده کرد.