افزایش قدرت تفکیک تصویربرداری با استفاده از نقاط کوانتومی

روش‌های مختلفی برای غلبه بر محدودیت پراش نور وجود دارد که طی سال‌های اخیر توسط محققان ارائه شده‌است. یکی از این روش‌ها استفاده از ترکیبات فلورسانس است که توسعه‌دهندگان این روش در سال 2014 موفق به دریافت جایزه‌ی نوبل شیمی برای ارائه‌ی این روش شدند.

نقاط کوانتومی، ذرات نیمه‌هادی در مقیاس نانومتری هستند که الکترون در آن‌ها محدودیت‌هایی دارد. با استفاده از نقاط کوانتومی می‌توان قدرت تفکیک تصویربرداری را افزایش داد، به ویژه زمانی که این نقاط با ترکیبات فلزی ترکیب شوند.

در شرایط خاصی، نقاط کوانتومی و نانوساختارهای فلزی موجب افزایش نشر نور می‌شوند که این کار در نهایت موجب بهبود سیگنال به نویز می‌شود. هر چند این روش نیز در حال حاضر از محدودیت‌هایی برخوردار است.

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه جولیوس ماکسیمیلیان با همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه صنعتی درسدن راهبرد جدیدی ارائه کردند که در آن امکان استفاده از نقاط کوانتومی برای افزایش قدرت تفکیک تصویربرداری وجود دارد. در این روش، زیست‌‌مولکول‌ها برای حمل نقاط روی سطح به کار می‌روند.  این ترکیبات زیستی دسته‌ای از موتورهای مولکولی هستند که به آن‌ها پروتئین موتور گفته می‌شود. همچنین ساختارهای پیچیده لوله‌ای از جنس پروتئین موسوم به میکرولوله نیز هستند.

استفان دایز از دانشگاه درسدن می‌گوید: «این دو پروتئین از جمله ترکیبات مهم در انتقال بین سلولی محسوب می‌شوند. میکرولوله‌ها دارای ابعاد چند دهم میلیمتر بوده و شبکه‌ای برای انتقال ترکیبات به داخل سلول ایجاد می‌کنند. پروتئین‌های موتور روی این مسیرها حرکت می‌کنند و ترکیبات را به محل مورد نظر می‌رسانند.»

این گروه تحقیقاتی ساختاری طراحی کردند که در آن پروتئین‌های موتور روی سطح ساختار کوچک طلا تثبیت شده و میکرولوله‌ها از روی آن عبور می‌کنند. نقاط کوانتومی به میکرولوله‌ها متصل بوده و با این کار دسته‌ای از نقاط کوانتومی در جهت‌های مختلف روی لایه‌ی طلا حرکت می‌کنند. نشر نور توسط نقاط کوانتومی امکان رصد مسیر حرکت را فراهم می‌کند که این کار منجر به افزایش قدرت تفکیک تصویربرداری می‌شود.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در نشریه Nature Nanotechnology به چاپ رسیده است.