انفجار لیزری، نقطه‌های کوانتومی می‌سازد
نقطه‌های کوانتومی (quantum dots) از جنس سلنیوم خالص را می‌توان به سادگی با تاباندن پرتوی لیزر به پودر سلنیوم که با لیوانی آب مخلوط شده است به دست آورد. این فرآیند آسان و کم هزینه را محققانی از دانشگاه تگزاس در سن آنتونیو و دانشگاه نورس ایسترن در آمریکا ابداع کرده اند و برخلاف سایر تکنیک‌ها، شامل مواد شیمیایی بالقوه سمی نمی‌شود. از ساختارهای نانو با کیفیت بالا می‌توان به دو طریق کاملاً متفاوت استفاده کرد: به عنوان مواد ضد باکتری و به عنوان ذخیره کننده‌ی نور در سلول‌های خورشیدی.
به سوی نقطه: گرگوری گیزبیرس (چپ) و همکاران
نقطه‌های کوانتومی قطعات بسیار ریزی از نیمه رسانا- مانند سلنیوم- هستند که نوعاً ابعاد چند ده نانومتری دارند. اندازه‌ی یک نقطه‌ی کوانتومی تعیین می‌کند که برهمکنش الکترون‌ها و حفره‌های حامل بار آن با نور چگونه است. در نتیجه، پژوهشگرانی که در تلاشند تا فناوری‌های فوتونیک و به ویژه سلول‌های خورشیدی بسازند به آن علاقه زیادی دارند. اما رشد دادن نقطه‌های کوانتومی که کاملاً خالص و همه یک اندازه باشند، خود چالشی است.
پاک و آسان
پژوهشگران سن آنتونیو به سرپرستی گرگوری گیزبیرس (Gregory Guisbiers)، نقطه‌های کوانتومی خالص از جنس سلنیوم را با بهره‌گیری از تکنیکی به نام کندگی پالس لیزری در مایعات (PLAL) ساخته‌اند که خیلی ساده، شامل تاباندن تاباندن پرتوی لیزر پالسی به یک هدف- در اینجا پودر سلنیوم در آب- است. گیزبیرس می‌گوید: «روش ما پاک (green) است زیرا هیچ محلول خطرناکی در کار نیست؛ فقط آب است و ترکیب اضافی و محصولات فرعی سمی مانند آن‌هایی که اغلب در بسیاری از فرآیندهای خیس شیمیایی دیده می‌شود وجود ندارد. به علاوه، ارزان و آسان است چرا که به محفظه‌ی خلاء یا به اتاق تمیز نیازی نیست- همه چیز در یک ظرف آب انجام می‌شود». او می‌افزاید: «جمع آوری و ذخیره کردن نانو ذرات خالص تولید شده هم راحت است زیرا مستقیماً در محلول تولید می‌شوند».
به گفته‌ی گیزبیرس، این اولین باری است که نقطه‌های کوانتومی سلنیوم با استفاده از PLAL در طول موج‌های ماوراء بنفش و مرئی تولید شده است. این طول موج‌ها جذابیت ویژه‌ای دارند زیرا در مقایسه با نور در طول موج‌های نزدیک به مادون قرمز، برای کاهش اندازه‌ی ذرات بهتر عمل می‌کنند. گیزبیرس و همکارانش همچنین نشان دادند که تبلور نانو ذرات ایجاد شده با این تکنیک به اندازه‌شان بستگی دارد- یعنی کوچکترین ذرات به صورت بلور هستند در حالی که بزرگترین‌ها بی شکل‌اند.
ضد باکتری و ضد سرطان
نانو ذرات سلنیوم دارای خواص ضد باکتری و ضد سرطان هستند و می‌توان از آن‌ها در پزشکی استفاده کرد. چون این مواد زیست-سازگار بوده و در بدن ما نیز وجود دارند. با این حال، اگر بخواهیم از نانو ذرات در یک ساختار زیست‌پزشکی استفاده کنیم، باید از آلودگی‌های سطحی پاک شوند- چیزی که دستیابی به آن از قدیم کار سختی بوده است.
گروه تحقیقاتی که نانو ذراتشان را قبلاً بر روی باکتریِ E. coli امتحان کرده‌اند، اکنون می‌خواهند بدانند آیا در کشتن سایر باکتری‌ها هم موثر است یا نه. گیزبیرس می‌گوید: «ما به طور خاص به باکتری‌های دیگری که در بیماری‌های بیمارستانی دخیل هستند مانند استافیلوکوکوس اورئوس های مقاوم به متی سیلین علاقه‌مند هستیم. به من گفته‌اند که ]ابتلا به عفونت‌های بیمارستانی[ به تنهایی هر سال منجر به حدود 100000 مرگ در آمریکا می‌شود؛ زیرا باکتری‌ها در برابر آنتی بیوتیک‌های موجود مقاوم‌تر و مقاوم‌تر می‌شوند. به علاوه، این به اصطلاح اَبَر میکروب‌ها در سراسر جهان در حال گسترش هستند، که مسئله را تبدیل به یک نگرانی مهم بهداشتی در سطح بین‌المللی می‌کند».
پژوهشگران نامبرده، کار خود را در شماره‌ی آینده‌ی Laser Physics Letter گزارش خواهند کرد. این تیم همچنین قصد دارد نقطه‌های کوانتومی سلنیوم خالصی را که ساخته است با نسل سوم سلول‌های خورشیدی همراه کند. گیزبیرس اضافه می‌کند که: «در واقع، از آنجایی که خود این اِلِمان یک نیمه رسانای نوع p است، با ترکیب کردن آن با نیمه رسانای نوع n می‌توانیم پیوندگاه‌های p-n (واحدهای سازنده‌ی تمام ابزارهای الکترونیک امروزی) در مقیاس نانو بسازیم».
- این مقاله نخستین بار در nanotechweb.org منتشر شد.
psi.ir
|
|
|
|