پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست به همراه همتایان انگلیسی و ایتالیایی خود موفق به توسعه روشی شدند که با آن میتوان یکی از خواص سطح را اندازه گیری کرد. آنها با استفاده از AFM از تر شوندگی سطوح در مقیاس اتمی تصویر گرفتند.
مشاهده برهمکنش جامد-مایع در مقیاس اتمی
پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست بههمراه همتایان انگلیسی و ایتالیایی خود موفق به توسعه روشی شدند که با آن میتوان یکی از خواص سطح را اندازه گیری کرد. آنها با استفاده از AFM از تر شوندگی سطوح در مقیاس اتمی تصویر گرفتند.
تر شدن یکی از ویژگیهای سطح و نشاندهندهی درجهی پخش شدن یک مایع بر روی یک سطح است. این شاخص نشان میدهد که یک مایع روی سطح پخش میشود یا بهصورت قطره درمیآید. تر شدن نقش مهمی در برخی فرایندها ایفا میکند؛ مثلاً در شیشههای جلوی خودرو، ترشدگی تعیینکنندهی میزان مه گرفتن شیشه است. این شاخص در بسیاری از سیستمها نظیر پیلهای خورشیدی و باتریهای پیشرفته نقش بسزایی دارد.
تنها روشی که تاکنون برای این کار استفاده میشدهاست، اندازهگیری شکل قطرهی قرارگرفته روی سطح است که با محدودیت کاهش رزولوشن همراه است؛ اما محققان مؤسسهی فناوری ماساچوست، موفق به ارائهی روشی شدند که با آن میتوان رزولوشن چنین اندازهگیری را تا ۱۰ هزار برابر افزایش داد و با این کار میتوان با دقت بسیار بالایی برهمکنش موجود میان جامدات و سیالات را بررسی کرد. علاوه بر این با استفاده از این روش جدید میتوان سطوح جامد پیچیده یا انحنادار را مطالعه کرد؛ چیزی که پیش از این امکان آن وجود نداشتهاست.
فرانچسکو استلاچی (رهبر این گروه تحقیقاتی) میگوید: «الان میتوانیم نقشهی ترشوندگی یک سطح را ترسیم کنیم؛ اما پیش از این حتی فکرش را هم نمیکردیم، همچنین میتوانیم جزئیات برهمکنش موجود میان سطح را با یک مولکول یا اتم بادقت مشاهده کنیم. نتایج این پروژه برای بسیاری از مطالعات نظیر فرایندهای کاتالیستی، خوردگی، باتریها، پیلهای سوختی و بسیاری از فرایندهای زیستی از جمله برهمکنش میان پروتئینها مفید باشد؛ مثلاً در حوزهی زیستشناسی شما ممکن است نمونهی غیر همگنی داشته باشید که واکنشهای مختلفی در بخشهای آن انجام شود و با این روش میتوانید دقیقاً مشخص کنید که هر بخش درگیر چه واکنشی است.»
در این روش که با کمک بنیاد علم سوئیس انجام شدهاست، با اعمال تغییراتی در میکروسکوپ AFM، از آن در تصویربرداری استفاده شدهاست. برای بهبود این دستگاه، آنها نوسانات نوک میکروسکوپ را از چند ده نانومتر به چند نانومتر کاهش دادند که با این کار رزولوشن دستگاه بهشدت افزایش یافته، میتوان موقعیت اتمها و مولکولها را مشخص کرد؛ کاری که پیش از این امکانش فراهم نبودهاست.
گفتنی است جزئیات این تحقیق در نشریهی Nature Nanotechnology چاپ شدهاست.
