توسعه روش جدید میکروسکوپی نوری با استفاده از نانوذرات نقره

فیزیکدان‌ها و شیمی‌دان‌های دانشگاه یوتا روش جدیدی توسعه داده‌اند که از آینه‌ای از نانوذرات کوچک نقره بهره برده و با استفاده از آن، میکروسکوپ‌ها می توانند ساختار داخلی مواد زیستی کدر مانند استخوان، سلول‌های تومور سرطانی، و پوسته سبز رنگین‌کمانی «سوسک فوتونیکی» را آشکار نمایند.

فیزیکدان‌ها و شیمی‌دان‌های دانشگاه یوتا روش جدیدی توسعه داده‌اند که از
آینه‌ای از نانوذرات کوچک نقره بهره برده و با استفاده از آن، میکروسکوپ‌ها می
توانند ساختار داخلی مواد زیستی کدر مانند استخوان، سلول‌های تومور سرطانی، و
پوسته سبز رنگین‌کمانی «سوسک فوتونیکی» را آشکار نمایند.

جان لاپتون، استاد فیزیک و رهبر این کار پژوهشی می‌گوید: «همچنین می توان از
این روش برای تشخیص فرسودگی موادی همچون پلاستیک‌های الیاف کربنی که برای ساخت
نسل جدید بدنه هواپیما، دم و بال مورد استفاده قرار می‌گیرند، بهره برد».

از زمان اختراع میکروسکوپ نوری در قرن هفدهم، روش‌های مختلف میکروسکوپی رشد
بسیار زیادی داشته‌اند. در یک میکروسکوپ نوری، نور سفید از یک نمونه عبور داده
می‌شود تا بتوانیم آن را مشاهده کنیم. اما در این روش، جزئیات و کنتراست تصاویر
به دست آمده از داخل نمونه محدود هستند.

لاپتون می گوید با استفاده از میکروسکوپ الکترونی ساختارهای ریزتر را می‌توان
مشاهده کرد، اما این روش گران بوده و همیشه در دسترس نیست و همچنین نمی‌توان
برای تمام انواع نمونه‌ها از آن استفاده کرد.

یکی از روش‌های بسیار معمول، میکروسکوپی لیزری یا فلوئورسانس است که در آن از
لیزر برای مجبور کردن نمونه به نشر نور استفاده می‌شود. حال یا خود نمونه این
قابلیت را به صورت طبیعی داراست و یا اینکه با برچسب‌زنی با استفاده از مواد
رنگی فلوئورسانس، این قابلیت به نمونه داده می‌شود. مشکل اینجاست که این مواد
رنگی زمانی که با لیزر تحریک می‌شوند، مواد شیمیایی سمی تولید می‌کنند که
سلول‌های زنده را می‌کشد.

لاپتون می‌گوید: «بسیار بهتر است که سلول را بدون هرگونه مواد رنگی روی
نانوذرات فلزی قرار داده و نشر نور را اندازه بگیریم».

روش جدیدی که توسط لاپتون و همکارانش توسعه یافته است، نوعی میکروسکوپی
فلوئورسانس است، اما در این روش از لیزر مادون قرمز برای تهییج خوشه‌هایی از
نانوذرات نقره که در زیر نمونه مورد مطالعه قرار داده شده است، استفاده می‌شود.
این ذرات «نقاط داغ پلاسمونیک» ایجاد می‌کنند که همانند چراغ دریایی عمل کرده و
نور سفید بسیار متمرکز را به سمت نمونه رها می‌کنند. طیف رنگی نور عبوری،
اطلاعاتی در مورد ترکیب و ساختار ماده مورد نظر به دست می‌دهد.

دانشمندان تاکنون نتوانسته‌اند یک بلور فوتونیکی ایده‌آل برای دستکاری نور مرئی
بسازند. اما قبل از این کار، آنها باید اطلاعات بیشتری راجع به بلور فوتونیکی
طبیعی درون پوسته سوسک فوتونیکی به دست آورند.

لاپتون می‌گوید این کار با استفاده از میکروسکوپ نوری معمولی امکان‌پذیر نیست،
زیرا پوسته سوسک موجب پراکندگی نور شده و امکان دیدن ساختارهای درون آن از بین
می‌رود. حال آنها با استفاده از این روش جدید توانسته‌اند این ساختارها را
مشاهده کنند.