استفاده از فناوری‌نانو برای نخستین بار در تصویربرداری سه‌بعدی

قابلیت جهت‌دهی مولکول سیالات غیر ایزوتروپیک(که بلورهای نوری مورد استفاده در نمایشگرهای تلویزیونی، نوت‌بوک‌ها و دیگر دستگاه‌های دیجیتال از آن جمله است) با میدان‌های مغناطیسی یا الکتریکی به‌راحتی امکان کنترل پلاریزاسیون نور در آنها را فراهم کرده‌است؛ اما تاکنون دستگاه‌هایی که بتوان با استفاده ازآن به جزئیات ترتیب این مولکول‌ها رسید وجود نداشت و اطلاعاتی که دانشمندان در این زمینه در اختیار داشتند همان داده‌های حاصل از میکروسکوپ‌های نوری موجود بود.

قابلیت جهت‌دهی مولکول سیالات غیر ایزوتروپیک(که بلورهای نوری مورد استفاده در نمایشگرهای تلویزیونی، نوت‌بوک‌ها و دیگر دستگاه‌های دیجیتال از آن جمله است) با میدان‌های مغناطیسی یا الکتریکی به‌راحتی امکان کنترل پلاریزاسیون نور در آنها را فراهم کرده‌است؛ اما تاکنون دستگاه‌هایی که بتوان با استفاده ازآن به جزئیات ترتیب این مولکول‌ها رسید وجود نداشت و اطلاعاتی که دانشمندان در این زمینه در اختیار داشتند همان داده‌های حاصل از میکروسکوپ‌های نوری موجود بود.

اخیراً پروفسور چارلز روزنبلت(استاد فیزیک و ماکرومولکول دانشگاه کازوسترن ریورس) و همکارانش به روش جدیدی (با دقتی هزار برابر روش‌های موجود) در تصویر‌برداری سه‌بعدی از این سیالات دست یافته‌اند که به کمک آن می‌توان اطلاعات تصویری بسیار دقیقی را از ساختارهای مولکولی با ابعادی تا چند ده نانومتر به ‌دست آورد. به باور این محققان وجود چنین ابزار دقیقی ضمن آنکه به ما در دستیابی به پاسخ بسیاری از سؤالات علمی بنیادین مربوط به گذار فاز یا نقایص شکلی مواد کمک می‌کند، به کاربردهای کاملاً جدیدی نیز در این زمینه منجر خواهد شد.

اساس این سیستم تصویربرداری جدید همانند میکروسکوپ‌های نوری روبشی میدان نزدیک(NSOM)، استفاده از رایانه برای ثبت برهم‌کنش و مکان یک فیبر بسیار ظریف نوری است که با قرار گرفتن در نزدیک سطح نمونه به روبش آن در دوجهت مخالف پرداخته، در نهایت یک تصویر دوبعدی را (که دارای دقت چند ده نانو متر است) ایجاد می‌کند.

روزنبلت و همکارانش با انتخاب یک بلور مایع نماتیک(بلوری که جهت مولکول‌های آن متأثر از الگوی روکش پلیمری زیرلایه است و ساختار آن به‌راحتی قابل محاسبه است) و اصلاح این روش، تصاویری با دقت نانومتری در فواصل مختفی از زیرلایه به ‌دست آوردند. آنها به این منظور از نور پلاریزه کمک گرفتند و یک فیبر نوری به قطر ۶۰ نانومتر(تقریباً یک‌دهم طول موج نور ) را درست بالای زیرلایه در این بلور مایع غوطه‌ور کرده، با روبش دوبعدی نمونه تصویری از آن به ‌دست آوردند. آنها همین کار را برای فواصل دیگر و تا فاصله‌ای تقریباً ۵۰۰ نانومتری زیرلایه تکرار کردند و هر بار تصویر جدیدی به ‌دست آوردند که کاملا ً با محاسبات نظری تطابق داشت. به این ترتیب آنها موفق شدند برای نخستین بار فاصله‌ی ۲۰۰ نانومتری یکسان شدن جهت‌گیری‌های مولکولی را به‌طور مستقیم مشاهده و اندازه‌گیری نمایند.

گفتنی است سرمایه‌گذاری مالی این طرح تحقیقاتی از سوی وزارت انرژی آمریکا انجام شده و گزارشی از آن در نسخه‌ی آن‌لاین نشریه‌ی Nature Physics منتشر شده‌است.