کنترل و آشکارسازی حرکت مولکول‌های کوچک در میان مولکول‌های بزرگ‌تر

محققانی از دانشگاه ناتینگهام با همکاری متخصصانی از دانشگاه هامبورگ، مؤسسه
تحقیقات حالت جامد ماکس‌پلانک در آلمان، دانشگاه فنی آیندهون و دانشگاه علم و
فناوری هنگ‌کنگ، نقش اصلی را در این کشف داشته‌اند. گرچه کاربردهایی که برای این
تحقیق در نظر گرفته می‌شود در حد فرضیه هستند؛ چنین تحقیقی به درک نحوه اصلاح و
موقعیت‌دهی مولکول‌های منفرد کمک می‌کند.

دکتر آندری خلوبیستوف، پروفسور علوم شیمیایی نانو و متخصص در زمینه شیمی‌ِ
نانوساختارهای کربنی، از نانولوله‌ای با قطر یک تا دو نانومتر به‌عنوان یک لوله
آزمایشی بسیار کوچک استفاده کرده‌است. وی ساختاری از نانولوله‌های کربنی طراحی
کرده‌است که می‌توان در‌‌ آن حرکت و پاسخ مولکول‌ها را اندازه‌گیری کرد. وی
گفت:«این کار، فرایند طولانی و تکراری بود، اما در نهایت من موفق به ابداع روشی شدم
که از طریق آن می‌توانستیم نانولوله‌‌‌‌ها را با مولکول‌ها پر کرده، به‌طور همزمان،
انتشار یکنواختی برای نانولوله‌ها ایجاد کنیم».

آزمایش‌های بسیار سخت در این کشف را دکتر ماکوتو آشین از دانشگاه هامبورگ انجام
داده‌است. وی با استفاده از مواد آماده‌شده به دست دکتر خلوبیستوف، ساختارهای مورد
نظر را با یک میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)پویای غیر تماسی تحت بررسی قرار داد. این
نوع میکروسکوپ گونه پردقتی از AFM است که می‌تواند از طریق اندازه‌گیری نیروهای
جاذب در فواصلی که تنها کسری از یک نانومتر هستند، یک نقشه سه‌بعدی از ساختارهای
سطح را ترسیم کند. علاوه بر تهیه این نقشه، این گروه به‌طور همزمان اتلاف انرژی را
به واسطه ارتعاش نوکAFM (در زمان عبور از روی سطح ساختارهای مذکور) اندازه‌گیری
نمودند.

دکتر آشینو در این باره می‌گوید:«ما نشان داده‌ایم که می‌توان نوسانات مولکولی
منفرد را با انتقال انرژی از یک نوسانگر مکانیکی به نانولوله و از نانولوله به
مولکول، فعال‌سازی کرد. کنترلِ وابسته به محلِ حرکات پویای منفرد در یک زنجیره از
مولکول‌ها، می‌تواند در آینده در توسعه ماشین‌های نانومولکولی و نانوناقل‌ها (برای
حمل مولکول‌ها در فواصل دور) و کنترل دقیق آنها مهم ‌باشد. چنین قابلیتی می‌تواند
برای حسگرهای مولکولی فوق ‌حساس نیز سودمند واقع گردد».
نتایج این بررسی در نشریه Nature Nanotechnology به چاپ رسیده‌است.