گروهی از محققان آمریکایی و آلمانی با همکاری یکدیگر موفق به فیلمبرداری از انفجار نانوذرات شده‌اند. این فیلم نانومقیاس چگونگی تغییر شکل این ذرات، حرکت آن‌ها و تشکیل پلاسما را نشان می‌دهد. از این روش جدید می‌توان در توسعه ابزارهای اُپتوالکترونیکی بهره برد.
فیلمبرداری از انفجار نانوذرات
یک سری تصاویر اشعه ایکس را در نظر بگیرید که انفجار نانوذرات بسیار داغ را نشان می‌دهد. این در حقیقت یک فیلم میکروسکوپی است. این تصاویر نشان می‌دهند که چگونه این ذرات تغییر شکل می‌دهند و چگونه اتم‌های این ذرات حرکت کرده و پلاسما تشکیل می‌شود.
آرتمو رودنکو و دانیل رولز، اساتید فیزیک دانشگاه ایالتی کانزاس، با همکاری یکدیگر این تصاویر را ایجاد کرده‌اند. این فیلم‌ها در درک برهمکنش میان تابش‌های لیزری شدید و ماده به محققان کمک می‌کند. مهم‌تر اینکه این بررسی‌ها راه را برای فیلمبرداری از فرایندهای مختلفی که شامل حرکت بسیار سریع ذرات میکروسکوپی است، هموار می‌کند. به عنوان مثال می‌توان به تشکیل آئروسل‌ها که نقش بسیار مهمی در مدل‌های آب و هوایی ایفا می‌کنند، اشاره کرد.
رودنکو می‌گوید: «ما می‌توانیم یک فیلم واقعی از دنیای میکروسکوپی تولید نماییم. کلید اصلی این کار گرفتن تصاویر متوالی در مقیاس زمانی نانوثانیه است».
رودنکو و رولز در این کار با محققان آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده SLAC در دانشگاه استنفورد، محققان آزمایشگاه ملی آرگون و دانشمندان مؤسسه ماکس پلانک آلمان همکاری نمودند.
در این کار محققان با استفاده از یک تابش لیزری بسیار قوی خوشه‌های نانومقیاس زنون را حرارت داده و با استفاده از اشعه ایکس از آن تصویربرداری کردند تا اتفاقات روی‌داده را مشاهده کنند. مجموعه این تصاویر به فیلمی تبدیل شد که چگونگی حرکت اشیا در مقیاس فمتوثانیه را نشان می‌داد.
پژوهشگران برای گرفتن این تصاویر به دو جزء نیاز داشتند: پالس‌های اشعه ایکس کوتاه و پالس‌های اشعه ایکس بسیار قوی. منبع نوری پیوسته Linac در SLAC این دو نیازمندی را فراهم کرده و این دو دانشمند از این ماشین قدرتمند در کالیفرنیا برای گرفتن تصاویر بی‌نقص استفاده کردند.
رولز می‌گوید: «روش مورد استفاده در گرفتن این تصاویر و همچنین تصاویر گرفته شده می‌تواند در فیزیک و شیمی کاربردهای بسیار زیادی داشته باشد.» از این روش همچنین می‌توان در تصویربرداری از برهمکنش میان لیزر و نانوذرات و توسعه سریع نانوپلاسمونیک استفاده کرد. در نانوپلاسمونیک ویژگی‌های ذرات با استفاده از میدان‌های نوری شدید دستکاری می‌شود. از این یافته‌ها می‌توان در توسعه نسل بعدی ابزارهای الکترونیکی بهره برد.
رودنکو می‌افزاید: «قطعات الکترونیکی نوری بسیار سریع‌تر از قطعات الکترونیکی معمولی خواهند بود، زیرا فرایندهای اصلی با استفاده از نور انجام خواهند شد که بسیار سریع است. این کار قابلیت بسیار بالایی در توسعه اُپتوالکترونیک دارد، اما برای توسعه این فناوری باید بدانیم که برهمکنش لیزر با این ذرات چگونه است. فناوری ساخت فیلم گام مهمی در این مسیر به شمار می‌رود».
جزئیات این کار در مجله Nature Photonics منتشر شده است.
