شناسایی نانوساختارها بدون نیاز به برچسب‌زنی شیمیایی

با وجود پیشرفت‌های فناورانه زیادی که در زمینه تعیین مشخصات
نانوساختارها صورت گرفته است، همچنان موانع بزرگی در مسیر اندازه‌گیری
ویژگی‌های مکانیکی، شیمیایی، الکتریکی و حرارتی هر یک از این ساختارهای
منحصر به‌فرد وجود دارد. تنها با درک این ویژگی‌هاست که می‌توانیم
اشیای نانومقیاس با شکل یکسان و اجزای شیمیایی متفاوت را از هم تشخیص
داده و رصد نماییم؛ همچنین تنها با استفاده از این ویژگی‌ها می‌توان
نحوه عملکرد ساختارهای پیچیده زیستی و نقش حیاتی آنها را درون بدن درک
کنیم.

دانشمندانی که در حوزه نانو کار می‌کنند، برای تشخیص حضور جزء مورد نظر
و همچنین تعیین نحوه انتشار آن بر برچسب‌زنی شیمیایی متکی هستند که در
آن، یک ماده مرئی مانند ماده رنگی فلورسانس به جزء مورد نظر متصل
می‌شود. اما برچسب‌زنی مولکول‌ها می‌تواند ویژگی‌های آنها را تغییر
دهد. بنابراین یکی از نیازهایی که در حوزه مهندسی مواد و علوم زیستی
وجود دارد، ابداع روشی برای شناسایی ترکیب نانومواد به شکل درجا و بدون
نیاز به استفاده از برچسب‌های شیمیایی است.

حال محققان دانشگاه بارسلونا و موسسه مهندسی زیستی کاتالونیا (IBEC) با
همکاری مرکز ملی زیست‌فناوری (CNB-CSIC) در مادرید روش جدیدی ابداع
کرده‌اند که از میکروسکوپی نیروی الکتروستاتیک (EFM: نوعی میکروسکوپی
نیروی اتمی) برای تشخیص واضح اشیای نانومقیاس بدون نیاز به برچسب‌زنی
بهره می‌برد.

لورا فوماگالی، نویسنده اصلی مقاله مربوط به این کار می‌گوید: «تصاویری
که توسط AFM گرفته می‌شوند، محدود به سطح هستند؛ در نتیجه اگر بخواهیم
یک شیء هدف را که در میان اشیای مشابه دیگر قرار گرفته است و محل آن
مشخص نیست تشخیص دهیم، با استفاده از AFM امکان‌پذیر نیست. انسان در
شرایط مشابه از حواس دیگری همچون حس بویایی یا چشایی برای تشخیص ماده
استفاده می‌کند و ما نیز همین کار را در مقیاس نانو انجام دادیم».

تمام مواد دارای ویژگی خاصی به‌نام ثابت دی‌الکتریک هستند که
نشان‌دهنده نحوه برهمکنش ماده با یک میدان الکتریکی است. این پژوهشگران
با استفاده از EFM و با بهره‌گیری از یک نوک نانومقیاس یک میدان
الکتریکی به اشیای نانومقیاس اعمال کردند. سپس حرکات ظریف این نوک
نانومقیاس را که توسط پاسخ دی‌الکتریک اشیا ایجاد می‌شد، اندازه
گرفتند.

جزئیات این تحقیق در مجله Nature Materials منتشر شده است.