تغییر شکل نانوذرات

دانشمندان در فرانسه دریافته‌اند که نحوه ارتعاش یک نانوذره به ساختار بلوری درونی
و شکل آن مربوط است. می‌توان از این اثر نسبتاً ساده در مطالعه نانوذراتی با اشکال
مختلف همچون نانوکره‌ها و نانوبلورهای لبه‌دار استفاده کرد. این امر بسیار مهم است
زیرا بسیاری از نانوذرات شامل نانوذرات طبیعی همانند ویروس‌ها، کروی نبوده و اشکال
بسیار پیچیده‌ای دارند.

انرژی‌های ارتعاشی توسط حالت‌های ارتعاشی نگهداشته می‌شوند. ویژگی‌های مربوط به این
ارتعاشات شامل طول موج و انرژی می‌باشد. زمانی که طول موج یک حالت به اندازه یک
ماده می‌رسد، کل ماده شروع به ارتعاش می‌نماید. می‌توان از این ارتعاشات برای
مطالعه تغییرات دینامیکی کوچک در شکل یک ماده استفاده نمود. این قانون هم برای مواد
بزرگی همچون یک سیاره و هم برای نانوذرات صادق است.

تاکنون بسیاری از مطالعات از این دست روی اشیای بسیار متقارن و یکنواخت الاستیکی (نانوکره‌هایی
همچون خوشه‌ها و دانه‌های فلزی) با استفاده از روش‌هایی همچون پراش نور غیرالاستیک
صورت گرفته است. حال برونو استفانیدیس و همکارانش از دانشگاه لیون دریافته‌اند که
حالت‌های ارتعاشی نانوذرات به الاستیسیته درونی و مرفولوژی دقیق این ذرات وابسته
است، چه این نانوذرات کره‌های کامل و یکنواخت، و چه نانوبلورهای لبه‌دار و تیز
باشند.

این محققان نتایج ذکر شده را از طریق پراش غیرالاستیک نور لیزر یا پراش رامان به
دست آوردند، آنها توانستند تغییرات انرژی بسیار کوچک فوتون‌های پخش‌شده از نانوذرات
طلا را تشخیص دهند. این محققان این کار را با استفاده از یک طیف‌سنج با تفکیک‌پذیر
بالا به نام تداخل سنج دوگانه Fabry-Perot انجام دادند.

استفانیدیس در مصاحبه با nanotechweb.org بیان داشت: «تاکنون طیف‌های پخش‌شده رامان
با فرکانس پایین که از نانوذرات منتشر می‌شد، با این فرض تفسیر می‌شدند که نانوذرات
کروی بوده و از نظر الاستیسیته یکنواخت می‌باشند. این راهکار ساده نیاز بود، زیرا
بسیاری از طیف‌سنج‌های تجاری با تفکیک‌پذیر بالا قادر نیستند ساختار دقیق خطوط
رامان مربوطه را اندازه‌‌گیری کنند. حال ما می‌توانیم با استفاده از تداخل سنج
دوگانه Fabry-Perot زیرساختارهای ریز موجود در خطوط طیف رامان را که از نانوذرات
غیریکنواخت طلا منتشر می‌شوند، تفسیر کنیم».

استفانیدیس توضیح می‌دهد که این خطوط مربوط به تغییراتی است که در اثر تغییر در
ساختار نانوذرات از کره کامل به حالت هشت‌وجهی روی می‌دهد. «نتایج ما یک توضیح
بسیار منطقی فیزیکی مربوط به کاهش تقارن ارائه می‌دهد. این نتایج بسیار مهم هستند،
زیرا در بسیاری از کاربردها از نانوذرات غیرکروی غیریکنواخت استفاده می‌شود».