کاربردهای نانوحسگرهای پلاسمونیکی

تاریخ : ۲۳ فروردین, ۱۳۹۷

تعداد بازدید : ۱۶۵

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

جذب و انتشار نور توسط مواد پلاسمونیک به شیوه‌های خاصی صورت می‌پذیرد که باعث ایجاد خواص منحصر به فرد حسی در این مواد شده است. به این دلیل مواد نانوپلاسمونیکی در زمینه‌های مختلف از جمله زیست‌حسگرها، ذخیره اطلاعات، تولید نور و سلول‌های خورشیدی برای زیست¬شناسان، فیزیکدانان، شیمی‌دانان و محققان علم مواد جذابیت‌های زیادی دارند.

یکی از کاربردهای نانوپلاسمونیک‌ها، استفاده از این مواد به عنوان حسگرهای زیستی جهت توسعه روش‌هایی بهتر برای بررسی فرآیندها در سلول‌های زنده در همان لحظه وقوع می‌باشد. این اطلاعات می‌توانند سرنخ‌هایی در مورد رفتار سلولی بدهند، اما چالش موجود آن است که بتوان نانوموادی تولید کرد که در سلول برای زمان طولانی باقی بمانند و تداخلی با فرآیندهای سلولی در دست اندازه‌گیری، نداشته باشند.

حسگرهای زیستی جدید فرایندهای بنیادی شامل رشد سلول، تقسیم سلول و تکثیر سلول را در همان لحظه وقوع نظارت می‌کنند که از اطلاعات به دست آمده می‌توان بینشی نو در سلامت و شناخت عملکردهای سلول و بافت یافت.

معمولا زمانی که سلول‌های زنده در معرض نانومواد قرار می‌گیرند، این مواد سمی بوده و باعثمرگ سلولی می‌شوند، اما با استفاده از این مواد نانوپلاسمونیکی جدید سلول‌ها تا 7 روز زنده مانده و با حساسیت بالایی که دارند می‌توانند افزایش اندک در حدود مقادیر 16 عدد در هر هزار سلول را شناسایی کنند.

این مواد ظاهری مشابه یک قطعه شیشه‌ای معمول دارند. اما سطح با ساختارهای قارچ مانند ریز نانوپلاسمونیکی یا همان قارچ‌های نانویی پوشیده شده است. این ساختارهای قارچی، ساقه‌ای از جنس سیلیسیوم دی‌اکسید و کلاهکی از طلا دارند. این ساختارها حسگرهای زیستی را تشکیل می‌دهند که قادر به تشخیص برهم‌کنش‌هایی در سطح مولکولی هستند.

عملکرد کلاهک نانوقارچ به مانند آنتن‌های نوری است. پس از عبور نور سفید از قطعه نانوپلاسمونیکی، نانوقارچ نور را جذب و پراکنده می‌کنند. با اندازه‌گیری چگونگی تغییر نور عبوری از قطعه، محققان می‌توانند بر فرایندهایی که در سطح حسگر رخ می‌دهند، مانند تقسیم سلول نظارت داشته باشند. بر خلاف روش‌های مرسوم، در این روش نانوقارچ­ها به طور مستقیم عملکرد سلول‌ها را شناسایی می‌کنند. تولید نانوپلاسمونیک‌ها در مقیاس بزرگ یک چالش بزرگ بود؛ در پاسخ به این مشکل محققان روش جدیدی را توسعه دادند. این روش مشابه مُهر زدن با جوهری از مولکول­های زیستی و چاپ بر اسلایدهای نانوپلاسمونیک است. مولکول‌های زیستی حساسیت مواد را افزایش می‌دهند که به غلظت بسیار اندک موادی مانند آنتی‌بادی‌ها هم حساس ‌شوند و بنابراین امکان تشخیص بیماری‌ها در مراحل اولیه فراهم می‌آید.

حسگرهای پلاسمونیک و نانوپلاسمونیکی ابزار مهمی در زمینه‌های مختلف از الکترونیک تا تولید غذا و پزشکی هستند. به عنوان مثال در دسامبر 2017 محققین مواد پلاسمونیک جدیدی را برای نظارت بر کیفیت غذا در طی فرایند ساخت تولید کردند.

در آینده مواد نانوپلاسمونیک ممکن است در سیستم‌های بی‌سیم در ابزارهای میکروفلوئیدیک به کار روند و به کاربرها اجازه تشخیص آلودگی‌های با غلظت بسیار پایین را بدهند.

منبع : https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=49494.php

نظر شما
نظرسنجی