پایگاه خبری تحلیلی فناوری و نوآوری

به گزارش پایگاه خبری تحلیلی فناوری و نوآوری، به تازگی مقاله‌ای در مجله Physical Review A منتشر شده‌است که بر استخراج انرژی مولکولی برای پیشبرد علوم مختلف تمرکز دارد. نگارش این مقاله را سه پژوهشگر با نام‌های علی پاسیان از آزمایشگاه ملی اوک‌‌ریج (Oak Ridge National Laboratory)، ماروان سالهی و جورج سیاپسیس از دانشگاه تنسی (University of Tennessee) انجام داده‌اند.

پاسیان می‌‌گوید: «هر مولکول درجه‌ آزادی بالایی دارد و به شکل‌‌های مختلفی می‌‌تواند انرژی درونی خود را آزاد کند؛ از جمله با حرکت‌‌های ارتعاشی، دورانی و یا انتقالی. سال‌هاست فیزیکدان‌‌ها به دنبال راه‌‌هایی برای استفاده از این حالت‌‌های مولکولی هستند؛ مثلاً اینکه چطور می‌‌توان از این حالت‌‌ها در دستگاه‌‌های با دقت بالا یا به عنوان ابزارهای ذخیره‌سازی اطلاعات در محاسبات کوانتومی استفاده کرد.»

به دام انداختن یک مولکول با کمترین اختلال، با توجه به اندازه‌ آن که چیزی حدود یک میلیاردم یک متر می‌‌باشد، کار ساده‌‌ای نیست؛ اما در این مقاله روشی برای حل این مسئله دشوار پیشنهاد می‌‌شود.

در واکنش با اشعه‌ لیزر، نانوساختارهای گرد و حلقوی می‌‌توانند مولکول‌‌های آهسته‌‌تر را در مرکز خود به دام بیندازند. این فرآیند با استفاده از تله‌‌های نانویی رخ می‌‌دهد که می‌‌توان آن‌‌ها را با استفاده از طلا و با بهره‌‌گیری از تکنیک‌‌های مرسوم نانوساخت تولید کرد. این تله‌‌ها قادر هستند میدان‌‌ نیروی به‌شدت موضعی در اطراف مولکول‌‌ها ایجاد کنند. تیم نامبرده امیدوار است با استفاده از تکنیک‌‌های میکروسکوپی پروب پویشی (scanning probe microscopy) بتواند به تله‌‌های نانویی منفرد دست یابد.

پاسیان می‌‌افزاید: «این تکنیک‌‌ها قابلیت حرکت و مانور در ابعاد نانو را فراهم می‌‌کنند که می‌‌توان از آن‌‌ها برای اندازه‌‌گیری نیروهای بسیار کوچک استفاده کرد. این توانایی بدون شک می‌‌تواند برای آزمایش‌‌های مشابه آینده، که با به دام انداختن ذرات در ابعاد نانو سروکار دارند بسیار سودمند باشد. وقتی مولکول‌‌ها به دام می‌‌افتند، به راحتی و به دور از مزاحمت مولکول‌‌های همسایه می‌‌توان آن‌‌ها را از نظر خواص طیفی و الکترومغناطیسی مورد مطالعه‌ دقیق قرارداد.»

در حالی که روش‌‌های قدیمی‌تر برای به دام انداختن مولکول‌‌ها، متکی به سیستم‌‌های بزرگ برای محبوس‌کردن ذرات باردار از جمله یون‌‌های منفرد هستند، تکنیک معرفی شده کاملاً متفاوت است و در ابعاد نانو مطرح می‌‌شود. در گام بعدی، تیم محققین قصد دارد تله‌‌های نانویی واقعی ساخته و آزمایش‌‌هایی را انجام دهد که بازده ساخت آن‌‌ها را در تعداد زیاد تعیین کند.

پاسیان اضافه می‌‌کند: «در صورت موفقیت، این آزمایش‌‌ها می‌‌توانند در زمینه‌ ذخیره‌‌سازی اطلاعات و ابزارهای پردازشی ما را در جایگاهی بسیار فراتر از جایگاه امروزمان قرار داده و ما را به شناخت کامپیوترهای کوانتومی نزدیک‌‌تر کنند.»

سالهی هم نظر مشابهی دارد و می‌‌گوید: «این پیشرفت‌‌ها از زیبایی واکنش‌‌های نوری در بسیاری از هندسه‌‌های پیچیده پرده‌‌برداری کرده و راه را برای ورود خلاقانه به محیط‌‌های الکترومغناطیسی باز می‌‌کند. ما انتظار کاربردهایی نه فقط در به دام انداختن ذرات، بلکه در طراحی تجهیزات فعال نوری نیز داریم.»