اخیراً محققان از طریق مطالعه‌ی نانوذرات طلا با ابعاد و اشکال بسیار یکنواخت دریافته‌اند که چگونه این نانوذرات انرژی از دست می‌دهند. این پیشرفت گامی مهم در تولید آشکارسازهای نانومقیاس برای وزن کردن هر تک‌اتم به شمار می‌رود.
توزین یک اتم
اخیراً محققان از طریق مطالعه‌ی نانوذرات طلا با ابعاد و اشکال بسیار یکنواخت دریافته‌اند که چگونه این نانوذرات انرژی از دست می‌دهند. این پیشرفت گامی مهم در تولید آشکارسازهای نانومقیاس برای وزن کردن هر تک‌اتم به شمار می‌رود.
از چنین اندازه‌گیری‌های فوق حساسی می‌توان نهایتاً در حوزه‌هایی چون تحقیقات و تشخیص پزشکی، آشکارسازی عامل‌های بیماری‌زای بسیار کوچک همانند ویروس‌ها و پریون‌ها در سطح تک‌مولکولی استفاده کرد.
محققان به مواد نانومقیاس علاقه‌مندند؛ زیرا کوچک‌تر شدن یکی از اجزای آشکارساز به حساس‌تر شدن آن خواهد انجامید. اخیراً دانشگاه ملبورن، مرکز مواد نانومقیاس آرگونه در الینویز و دانشگاه شیکاگو موفق به تولید میله‌های طلایی بسیار کوچکی با عرض ۵ هزار بار کوجک‌تر از ضخامت یک موی انسان شده‌اند.
پروفسور جان سدر از گروه ریاضیات و آمار دانشگاه ملبورن، می‌گوید: «همان‌گونه که فرکانس ارتعاش یک خط‌کش معمولی با متصل نمودن یک پاک‌کن به آن کاهش می‌یابد، حسگرهای جرمی نانومکانیکی نیز از طریق اندازه‌گیری تغییرات در بسامد ارتعاش، در اثر افزودن جرم، عمل اندازه‌گیری را انجام می‌دهند».
حساسیت‌های چنین ابزارهای نانوالکتریکی به میزان انرژی‌ای بستگی داردکه به‌وسیله‌ی آنها جابه‌جا می‌شود؛ بنابراین محققان نیازمند دستیابی به این نکته بودند چگونه میرایی (از دست دادن انرژی) به محدوده‌ی محیطی سیال و به درون نانوساختارها منتقل می‌گردد. با کمتر شدن میرایی، تشدید مکانیکی خالص‌تر شده، حساسیت افزایش می‌یابد.
پیش از این تعیین نرخی که در آن، ارتعاشات در سیستم‌های نانوذره‌ای فلزی میرا می‌شوند ممکن نبوده‌است، زیرا ارتعاشات قوی‌تر در ابعاد ذرات مورد مطالعه قرار گرفته‌اند و در این ابعاد ارتعاشات مذکور قابل مشاهده نیستند. با این حال این محققان با مطالعه‌ی یک سیستم از نانوذرات طلایی هرم‌شکل با ابعاد و اشکال بسیار یکنواخت بر این مشکل فائق آمدند.
پروفسور سدر در این باره می‌گوید: «اندازه‌گیری‌های پیشین بر روی میرایی نانومکانیکی عمدتاً بر روی ابزارهایی متمرکز بوده‌است که تنها در یک یا دو بعد نانومقیاس بودند همانند نانوسیم‌های بلند. اندازه‌گیری‌ها و محاسبات ما به این دیدگاه می‌پردازد که چگونه انرژی در ابزارهایی که حقیقتاً در سه بعد نانومقیاس هستند، تلف می‌شوند».
نورافکنی بر روی سیستم‌های نانوذره‌ای هرمی با یک پالس لیزر فوق سریع، موجب می‌شود که آنها به‌صورت مکانیکی با بسامدهای ماکروویو ارتعاش کنند. این ارتعاشات، طولانی‌مدت بوده و برای نخستین بار، میرایی در این سیستم‌های نانوذره‌ای می‌تواند مورد بررسی قرار گیرد.
علاوه بر این، محققان مذکور سهم آن نوع میرایی را که از خود ماده نشأت گرفته‌است، از سهم میرایی مایع محیطی (که برای آن، یک مدل نظری بدون شاخص به‌منظور توضیح کمی میرایی سیال ابداع کرده‌اند) جدا کرده‌اند.
این تحقیق در نشریه‌ی Nature Nanotechnology به چاپ می‌رسد.
