|
فناوری پرتونگاری مقطعی‌کامپیوتری ( Computer Tomography) ـ که تصاویر سطح
مقطعی یا برش‌هایی از ساختارهای درونی بدن را نشان می‌دهد ـ ابزار فوق‌العاده
مهمی در علوم پزشکی شده‌است.
اولین اسکنرهای CT طبی ـ که در اواسط ۱۹۷۰ نصب شده بودند ـ تنها مختص
تصویربرداری از سر انسان بودند؛ ولی در سه دهه گذشته پیشرفت‌های چشمگیری در
زمینه سرعت، آسایش بیمار و قدرت تفکیک در CT صورت گرفت و امروزه CT اسکن‌ها
در تصویربرداری از استخوان و بافت‌های نرم مورد استفاده قرار می‌گیرند.
از آنجایی که تصویربرداری دیجیتالی، سریع، متمرکز و سه‌بعدی است، می‌توان
به کمک آن بسیاری از ساختارها را بهتر از اشعه ایکس استاندارد متمایز ساخت،
از همچنین CT برای مقاصد غیر پزشکی نظیر باستان‌شناسی، علوم خاک، زیست‌شناسی،
هوانوردی و آزمایش‌های غیر مخرب مواد بسیار استفاده شده‌است.
هر چند، زمینه‌های دیگری نظیر شیمی، هنوز از مزیت‌های روش‌های پرتونگاری
مقطعی‌بهره‌مند نشده‌است، اما شیمی‌دان‌ها معتقدند ظهور نانوپرتونگاری شروع
شده تا آن را متحول سازد. پیشرفت‌های اخیر در پرتونگاری دسترسی به قدرت
تفکیک تجربی نانو مقیاس را امکان‌پذیر ساخته‌است و دانشمندان را قادر می‌سازد
تا توزیع سه‌بعدی مواد را نشان دهند.
نیاز برای تجسم، تجزیه و تحلیل سه‌بعدی در قدرت تفکیک زیاد فضایی نیز
افزایش یافته‌است. نانوپرتونگاری همانند علوم و فناوری نانو ـ که به‌طور
چشمگیری مهم شده‌اند ـ می‌تواند نقشی کلیدی در فهم ساختار، ترکیب و خواص
فیزیکی- شیمیایی در مقیاس نانو بازی کند.
در مقاله‌ای که اخیراً دانشمندانی از گروه میکروسکوپ الکترونی دانشگاه
کمبریج انگلستان در مجله The Royal Society of Chemistry به چاپ رسانده‌اند،
گزارش شده که نانوپرتونگاری می‌تواند ابزار مهمی در مطالعه اندازه، شکل،
توزیع و ترکیب مواد متنوعی از جمله نانو مواد باشد.
بنابراین، لزوم توسعه روش‌های کاربردی نانوپرتونگاری در سیستم‌های شیمیایی،
همچون علوم مهندسی امری ضروری است. این مقاله، انواع روش‌های نانوپرتونگاری
را پوشش می‌دهد که اساساً بر روی پرتونگاری الکترونی تمرکز دارد. این روش
پرتونگاری، کاربردهای علوم زیستی(که شامل اندام‌های سلولی، باکتری‌های
مگنتوتاکتیک و کاربردهای علوم فیزیک؛ نظیر کاتالیست‌های نگهداری‌کننده،
نانوآلیاژها و پلیمرها و ترکیبات مضاعف است) را در بر می‌گیرد.
طبق گفته نویسندگان، هم‌اکنون با تلاش‌های جهانی در مسیر رسیدن به تفکیک
اتمی سه‌بعدی، دستیابی به قدرت تفکیک فضایی سه‌بعدی از یک نانومتر مکعب
امکان‌پذیر است. آنها همچنین بر روی روش‌های اخیر در پرتونگاری
Cryoelectron در علوم زیستی، پرتونگاری میکروسکوپی انتقال الکترون(TEM) و
میکروسکوپی انتقال الکترونی اسکن‌کننده(STEM) در علوم فیزیکی و میکروسکوپی
انتقال الکترون فیلترکننده انرژی(EFTEM) بحث می‌کنند.
در علوم زیستی، پرتونگاری Cryoelectron می‌تواند پلی برای کم کردن فاصله
بین اطلاعات قابل حصول در سطح اتمی به‌وسیله بلورشناسی اشعه ایکس و اطلاعات
فراهم‌شده از طریق میکروسکوپی نوری باشد. به گفته این نویسندگان شاید دو تا
از باارزش‌ترین کاربردهای نانوپرتونگاری مقطعی در علوم فیزیکی،
پرتونگاریSTEM با میدان تاریک حلقوی با زاویه بالا(HAADF) وEFTEM باشد.
تصویربرداری با استفاده از HAADF STEM برای بازسازی پرتونگاری ایده‌آل است؛
زیرا وضوح تصویری عالی و قوی‌ای را ایجاد می‌کند که با عدد اتمی و ضخامت
رابطه مستقیمی دارد.
EFTEM مجموعه چندتایی یا بعضی اوقات یکسری از تصاویر فیلترشده انرژی را در
بر می‌گیرد. سایر روش‌های نانوپرتونگاری مورد بحث در این مقاله، شاملAtom
Probe Field-Ion Microscopy (APFIM) و برش دادن ردیفی(serial-sectioning)
می‌شود.
این مقاله مروری، با چشم‌اندازی به آینده نزدیک؛ یعنی همزمان با امکان‌پذیری
بازسازی پرتونگارهای سه‌بعدی خواص فیزیکی نظیر کشش، پتانسیل‌های
الکترواستاتیکی و میدان‌های مغناطیسی پایان می‌یابد.
به علاوه، همراه کردن میکروسکوپی محیطی با بازسازی‌های پرتونگاری مطمئناً
به‌عنوان ترکیبی قدرتمند امکان مشاهده دقیق‌تر فرایند رشد نانولوله‌ها و
نانومیله‌ها را فراهم می‌کند و ما را برای درک بهتر شیمی کاتالیست‌ها در
مقیاس نانو توانمندتر می‌سازد.
|
