استفاده از NMR برای آنالیز غیرمخرب نانوساختارها

محققان دانشگاه شفیلد برای اولین بار موفق به ساخت دستگاهی شدند که قادر است ادوات نانومقیاس را بدون آسیب آنالیز کند. این دستگاه نوعی NMR است که تغییراتی در آن داده شده است. این دستگاه جدید دارای پتانسیل بهره‌گیری در حوزه‌هایی نظیر انرژی خورشیدی، محاسبات، مخابرات و پزشکی است.

محققان دانشگاه شفیلد برای اولین بار موفق به ساخت دستگاهی شدند که قادر
است ادوات نانومقیاس را بدون آسیب آنالیز کند. این دستگاه نوعی NMR است که
تغییراتی در آن داده شده است. این دستگاه جدید دارای پتانسیل بهره‌گیری در
حوزه‌هایی نظیر انرژی خورشیدی، محاسبات، مخابرات و پزشکی است.

با استفاده از این دستگاه جدید محققان قادر خواهند بود نانوساختارها را با
دقت بالا مورد مطالعه قرار دهند بدون این که در طول فرآیند، آسیبی به آنها
وارد شود. این موضوع پیش از این یکی از محدودیت‌های پژوهشگران محسوب می‌شده
است. الکساندر تارتاکووسکی، رهبر این تیم تحقیقاتی، می‌گوید ما ابزار
میکروسکوپی جدیدی ساخته‌ایم که برای مطالعه نانوساختارها بسیار مفید است.
در حوزه نانو از مقادیر بسیار کم نانومواد استفاده می‌شود، رفتار
الکترون‌ها و فوتون‌ها در این مقیاس بوسیله اثرات کوانتومی تعیین می‌شود،
این رفتارها با رفتار الکترون و فوتون در مقیاس توده‌ای بسیار متفاوت است.

برای توسعه فناوری نانو نیاز به ابزارهای آنالیزی بسیار دقیق است، با
استفاده از این ابزارها می‌توان فهمید که نانوساختارها چگونه ساخته می‌شوند
و چگونه ما می‌توانیم خواص مفید آنها را کنترل کنیم. روش‌ها و ابزارهای
فعلی که برای بررسی و آنالیز نانومواد استفاده می‌شود بسیار مخرب هستند
به‌طوری که در طول فرآیند آنالیز نمونه نانوساختار به‌صورت برگشت‌ناپذیر
تخریب می‌شود در نتیجه بهترین پل میان خواص فتونیک، الکترونیک و ساختار
نانومواد از دست می‌رود. برای حل این مشکل و برداشتن این محدودیت محققان از
پیمایش رزونانس مغناطیس هسته‌ای یا NMR استفاده کردند که یک روش غیرمخرب
است. این روش مسیر تازه‌ای برای بررسی کامل مواد جدید و ادوات نیمه‌هادی
باز می‌کند.

الکساندر تارتاکووسکی می‌گوید با این روش جدیدی که ما ارائه کردیم می‌توان
نانوساختارها را با حساسیت بالا مورد مطالعه قرار داد. نقاط کوانتومی
نیمه‌هادی یکی از نانوساختارهای مورد علاقه ما است که از آن می‌توان در
حوزه فوتونیک استفاده کرد. همچنین از این نانوساختارها می‌توان در تولید
سخت افزارهای کامپیوتری استفاده کرد. نتایج تحقیقات ما به‌صورت
غیرمنتظره‌ای درک ما را از مهندسی نانومواد تغییر داده است. ما اطلاعات
جالبی درباره ساختار شیمیایی نقاط کوانتومی پیدا کردیم هم چنین به چگونگی
تراز شدن اتم‌ها درون این نقاط پی بردیم. از همه مهم‌تر این که
اندازه‌گیری‌های بسیاری را روی خواص مغناطیسی و نوری نقاط کوانتومی انجام
دادیم.

نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Structural analysis of
strained quantum dots using nuclear magnetic resonance” در نشریه Nature
Nanotechnology به چاپ رسیده است.