تولید ابزار تشخیصی ماورای صوت در مقیاس نانو

گروهی از دانشمندان انگلیسی کوچک‌ترین مبدل امواج ماورای صورت را ساخته‌اند که قابلیت تولید و تشخیص این امواج را دارد.

دانشمندان و مهندسان دانشگاه ناتینگهام کوچک‌ترین مبدل امواج ماورای صورت را ساخته‌اند
که قابلیت تولید و تشخیص این امواج را دارد.

این مبدل‌ها بسیار کوچک‌تر از انواع موجود هستند، به نحوی که می‌توان بیش از ۵۰۰
عدد از آنها را در فاصله‌ای به اندازه قطر موی انسان جای داد.

با وجودی که این مبدل‌ها در مراحل اولیه توسعه قرار دارند، می‌توانند در اندازه‌گیری‌ها
و تصویربرداری‌هایی با مقیاس‌ هزاران برابر کوچک‌تر از اولتراسونیک‌های فعلی مورد
استفاده قرار بگیرند. می‌توان این ابزارها را درون سلول‌ها قرار داده و انجام
اولتراسونیک درون‌سلولی را با آنها عملی کرد. این ابزار جدید همچنین می‌تواند امواج
ماورای صوت با فرکانس بسیار بالا تولید کند که طول موج آنها کوتاه‌تر از طول موج
نور مرئی باشد. از نظر تئوری می‌توان با استفاده از این مبدل‌ها تصاویر بسیار
ریزتری نسبت به بسیاری از میکروسکوپ‌های نوری قدرتمند تولید کرد.

گروه اُپتیک کاربردی بخشِ سامانه‌های الکتریکی و اُپتیک که این کار را انجام داده
است، سال گذشته موفق به دریافت کمک‌هزینه ۵ ساله ۸۵۰ هزار پوندی از انجمن تحقیقات
علوم فیزیکی و مهندسی (EPSRC) برای توسعه روش‌های پیشرفته ماورای صوت شده است. این
گروه همچنین یک جایزه ۳۵۰ هزار پوندی برای انجام تحقیقات مربوط به هوافضا از EPSRC
دریافت کرده است.

مت کلارک یکی از اعضای این گروه می‌گوید: «با پیشرفت فناوری نانو به ابزارهای
تشخیصی قدرتمندتری نیاز داریم که بتوانند به صورت غیرمخرب عمل کرده و ویژگی‌های
مکانیکی و شیمیایی مواد را در این مقیاس تشخیص دهند. این ابزارهای ماورای صوت جدید
بسیار جذاب بوده و از توان ماورای صوت در مقیاس نانو بهره می‌برند».

این مبدل‌های اولتراسونیک دارای ساختار ساندویچی یا حلزونی بوده و به نحوی طراحی
شده‌اند که هر دو ویژگی تشدید (رزونانس) اُپتیکی و اولتراسونیک را دارا هستند. وقتی
یک پالس لیزری به این مبدل‌ها تابانده می‌شود، در حالت تولید فرکانس بالا قرار
گرفته و امواج ماورای صوت را به نمونه می‌تابانند. زمانی که این مبدل‌ها توسط امواج
ماورای صوت تهییج می‌شوند، تغییر شکل بسیار کوچکی پیدا کرده و این تغییر، رزونانس
اُپتیکی آنها را عوض می‌کند که توسط یک لیزر شناسایی می‌شود.

می‌توان این مبدل‌ها را با روش‌های لیتوگرافی میکرو/نانو و یا با استفاده از
خودآرایی مولکولی تولید کرد.

شاید معروف‌ترین کاربرد ابزارهای اولتراسونیک تصویربرداری پزشکی باشد، اما در زمینه‌های
مهندسی و حسگری شیمیایی نیز استفاده‌های وسیعی دارند. این مبدل‌های کوچ امکان به‌کارگیری
این روش‌ها را در مقیاس‌های کوچک‌تر فراهم می‌کنند؛ به‌عنوان مثال می‌توان از آنها
در درون سلول و یا روی قطعات نانومهندسی شده بهره برد.