من المعمل: استخدام تأثير رامان بشكل أكثر فاعلية لدراسة الجسيمات الدقيقة
في حين أن تشتت رامان هو وسيلة فعالة للغاية للحصول على بعض المعلومات حول الكائن تحت المراقبة ، فإنه أيضًا ظاهرة ضعيفة للغاية.
تم تسمية مبعثر رامان على اسم الحائز على جائزة نوبل سير سي في رامان. (أرشيف سريع) الجسيمات شبه الميكرون ، مثل الجزيئات ، صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها. يستخدم العلماء طرقًا مختلفة لمراقبتها بشكل غير مباشر ودراسة خصائصها. تتمثل إحدى هذه الطرق في دراسة أشعة الضوء التي تشتت بواسطة هذه الجسيمات.
يمكن للضوء أن يتفاعل مع كائن بطرق مختلفة - ينعكس أو ينكسر أو ينتقل أو يمتص بمقاييس مختلفة ، اعتمادًا على الكائن الذي يتفاعل معه. بشكل عام ، الضوء ، عندما يتفاعل مع كائن ما ، ينتشر بشكل عشوائي في جميع الاتجاهات.
عندما يكون الجسم المعني صغيرًا جدًا ، بمقياس بضع نانومترات (جزء من المليار من المتر) أو أقل ، فإن معظم الضوء الساقط عليه يمر دون إزعاج ، دون ملاحظة الجسيم. وذلك لأن هذه الجسيمات أصغر من الطول الموجي للضوء ، وبالتالي لا تتفاعل بقوة مع موجات الضوء. في بعض الأحيان ، على الرغم من أنه ليس أكثر من بضع مرات في المليار ، تتفاعل الموجات الضوئية مع الجسيم. يمكن أن يوفر اكتشاف هذه الموجات الضوئية المتناثرة بعض المعلومات المهمة جدًا حول الجسيمات التي تفاعل معها الضوء.
أحد الأشياء التي يدرسها العلماء هو ما إذا كان الضوء المبعثر لديه نفس الطاقة التي كان يمتلكها قبل اصطدامه بالجسيم ، أو ما إذا كان هناك تغيير في مستويات الطاقة. بمعنى آخر ، ما إذا كان التفاعل مرنًا أم غير مرن.
أحد أنواع التشتت غير المرن ، والذي يحدث فيه تغيير في طاقة الضوء بسبب اهتزازات الجزيء أو المادة الخاضعة للمراقبة ، مما يؤدي إلى تغيير لاحق في الطول الموجي ، هو تشتت رامان (أو تأثير رامان) - سمي على اسم الفيزيائي السير سي.
في حين أن تشتت رامان هو وسيلة فعالة للغاية للحصول على بعض المعلومات حول الكائن تحت المراقبة ، فإنه أيضًا ظاهرة ضعيفة للغاية. لعدة سنوات حتى الآن ، حاول الدكتور جي في بافان كومار وفريقه في المعهد الهندي لتعليم وبحوث العلوم (IISER) ، بوني ، البحث عن طرق لتعزيز تأثيرات كل من Raman والتشتت المرن ، بحيث يمكن للظواهر يمكن دراستها بسهولة أكبر. لقد كانوا يبحثون في زيادة عدد موجات الضوء التي تمر بانتثار رامان ، وكذلك محاذاة الموجات المتناثرة في اتجاه معين بحيث يمكن التقاطها جميعًا بواسطة جهاز استشعار أو كاشف.
في ورقة بحثية حديثة في Nano Letters ، أفاد الدكتور بافان كومار وفريقه كيف حققوا ذلك من خلال الاستخدام المبتكر للخصائص الخاصة للمعادن بمقاييس النانو. كان المعدن الذي استخدموه على نطاق واسع من الفضة. أظهر سلك فضي نانو مقترن بطبقة الجزيئات تحت الملاحظة نتائج مثيرة للغاية. بصرف النظر عن تعزيز قوة تشتت رامان ، عمل السلك الفضي مثل هوائي موجه الموجة ، موجهًا الموجات المتناثرة بزاوية معينة. شوهد التأثير على أنه يزداد قوة عندما تم وضع الإعداد على فيلم نانو ذهبي.
للتأكد من أنهم كانوا يدرسون الضوء المتناثر من الجزيء المطلوب فقط وليس من السلك الفضي أو الرقاقة الذهبية ، أخذ المجربون قراءات للضوء المتناثر من كل مادة على حدة قبل دمجها. صمم الفريق وصنع مجهرًا خاصًا يسمى مجهر فورييه لتشتت رامان ، لقياس تعزيز تشتت رامان ، وكذلك لاكتشاف الاتجاه الدقيق الذي انبثقت منه موجات الضوء المتناثرة.
يمكن أن تعطي الإشارات التي يستقبلها المجهر معلومات جيدة جدًا حول الحركة الاهتزازية للجزيئات في التجويف النانوي ، وتوجهاتها فيما يتعلق ببعضها البعض ، والتوزيع الزاوي للضوء المنتشر بدقة عالية ودقة. يواصل الدكتور بافان كومار وفريقه دراساتهم لمعرفة كيف يمكن تعديل هذه التجارب للحصول على نتائج أفضل وصولاً إلى حساسية الجزيء الواحد.
أيضًا ، يقومون باستقراء طرق فورييه المجهري لتشتيت الضوء المرن وغير الخطي لدراسة بنية وديناميكيات المادة الرخوة مثل الغرويات والبلورات السائلة والمادة النشطة ، التي لها روابط مفاهيمية بالخلايا البيولوجية والأغشية والأنسجة.
شارك الموضوع مع أصدقائك:
