به گزارش رکنا، مطالعه و توسعه مواد جدید، پیشرفتهای بیشماری در فناوری را ممکن ساخته که در اکثر زمینه‌های علمی از پزشکی و مهندسی زیست گرفته تا الکترونیک ضروری است. طراحی و تجزیه و تحلیل منطقی مواد نوآورانه در مقیاس‌های نانوسکوپی برای ما این امکان را فراهم می‌آورد تا از محدودیت وسایل و روش‌های قبلی برای دستیابی به سطوح بی‌سابقه ای از راندمان و قابلیت‌های جدید بهره ببریم. این اصل در مورد نانوذرات فلزی هم صدق می‌کند که به دلیل کاربردهای بالقوه بی‌شمارشان، در حال حاضر در کانون تحقیقات جدید قرار دارند.

به تازگی یک روش سنتز توسعه یافته با استفاده از مولکول‌های دندریمر به عنوان یک الگو، امکان ایجاد نانوبلورهای فلزی با قطرهای ۰.۵ تا ۲ نانومتر (میلیاردمترمتر) را به‌وجود آورده است. این ذرات فوق‌العاده کوچک، به نام "خوشه‌های فرعی نانو SNC "، دارای خواص بسیار متمایزی هستند، مانند کاتالیزورهای عالی برای واکنش‌های شیمیایی (الکترو) و نمایش پدیده‌های کوانتومی عجیب و غریب که نسبت به تغییرات در تعداد اتم‌های تشکیل دهنده خوشه‌ها بسیار حساس هستند.

متأسفانه روشهای تحلیلی موجود برای بررسی ساختار مواد و ذرات نانو برای تشخیص SNC مناسب نیست. از جمله این روش‌ها، طیف سنجی رامان، تابش نمونه با لیزر و تجزیه و تحلیل طیف‌های پراکنده حاصل از آن برای بدست آوردن اثر انگشت مولکولی یا مشخصات اجزای احتمالی مواد است. اگرچه طیف سنجی سنتی رامان و انواع آن برای محققان ابزار ارزشمندی بوده‌اند، اما به دلیل حساسیت کم هنوز هم نمی‌توان از آنها برای SNC استفاده کرد؛ بنابراین، یک تیم تحقیقاتی از فناوری توکیو، روشی را برای افزایش اندازه‌گیری طیف سنجی رامان و ایجاد صلاحیت آنها برای تجزیه و تحلیل SNC مورد مطالعه قرار داده‌اند.

یک نوع خاص از روش طیف سنجی رامان، طیف سنجی رامان سطح افزایش یافته نامیده می‌شود که طی آن به نوعی تصفیه شده‌تر، نانوذرات طلا و یا نقره محصور شده در یک پوسته سیلیس نازک بی‌حرکت و بی‌نظیر به نمونه اضافه می‌شوند تا سیگنال‌های نوری تقویت شده و در نتیجه حساسیت این تکنیک را افزایش دهند.

دانشمندان موسسه فناوری توکیو، ابتدا بر روی تئوری تعیین اندازه و ترکیب بهینه آنها تمرکز کردند، جایی که آمپلی فایرهای نوری نقره ۱۰۰ نانومتری (تقریباً دو برابر اندازه معمولاً استفاده شده) می‌توانند سیگنالهای SNC های چسبنده به پوسته متخلخل سیلیس را تا حد زیادی تقویت کنند. این روش طیف سنجی به طور انتخابی سیگنال‌های رامان را از موادی ایجاد می‌کند که در نزدیکی سطح آمپلی فایرهای نوری قرار دارند. برای آزمایش این یافته‌ها، آنها طیف رامان از SNC‌های اکسید قلع را اندازه گیری کردند تا ببینند آیا می‌توانند توضیحی در ترکیب ساختاری یا شیمیایی خود برای فعالیت کاتالیزوری غیر قابل توضیح بالا در واکنش‌های شیمیایی خاص بیابند؟ آنها با مقایسه اندازه گیری‌های رامان خود با شبیه سازی ساختاری و تجزیه و تحلیل‌های نظری، بینش جدیدی در مورد ساختار SNC های اکسید قلع پیدا کردند و منشأ فعالیت کاتالیزوری خاص وابسته به SNC های اتمی اکسید قلع را تشریح کردند.

روش استفاده شده در این تحقیق می‌تواند تأثیر زیادی در توسعه تکنیک‌های بهتر تحلیلی و علم فرامرزی داشته باشد. درک دقیق از ماهیت جسمی و شیمیایی مواد، طراحی منطقی مواد فرامرزی را برای کاربردهای عملی تسهیل می‌کند. روش‌های طیف سنجی بسیار حساس باعث تسریع در نوآوری مواد و ارتقاء فرامرزی به عنوان زمینه‌ای از یک تحقیق بین رشته‌ای می‌شوند.

دستیابی به موفقیتهایی مانند مواردی که توسط این تیم تحقیقاتی ارائه شده، برای گسترش دامنه کاربرد مواد فرعی در زمینه‌های مختلف از جمله حسگرهای زیستی، الکترونیکی و کاتالیزورها ضروری است.برای ورود به کانال تلگرام ما کلیک کنید.

اخبار وبگردی را در اینجا بخوانید: