פיתוח בננו-טכנולוגיה יאפשר חישה של חומרים כימיים מסוכנים

This post is also available in: English (אנגלית)

מדענים במכון הלאומי לטכנולוגיה (NIST) בארה"ב פיתחו מכשיר חדש שימדוד תנועה של חלקיקים קטנים שמכסים מרחקים זעירים.

על פי ההודעה של NIST לתקשורת, בעוד שפשוט לבדוק תנועה קטנה של עצמים גדולים, הרבה יותר מורכב כשהתנועה היא על פני ננומטרים, אחד חלקי מיליארד מטר. היכולת למדוד את התנועות המיקרוסקופיות הללו טומנת בחובה יישומים חשובים בכל הקשור לחישה של שאריות חומרים מסוכנים ביולוגיים או כימיים, שיפור התנועה של רובוטים זעירים, ופרישה מדויקת של כריות אוויר.

בריאן רוקסוורת'י וולדימיר אקסיוק, מדענים מטעם NIST, חקרו ומדדו תנועת חלקיקים תת-אטומיים בחלקיק זהב זעיר. הם עשו זאת באמצעות יצירת רווח אוויר קטן, ברוחב של כ-15 ננומטרים, בין החלקיק לגוש זהב. הרווח הוא כל כך קטן שקרן לייזר לא יכולה לעבור דרכו. אולם, האור נתן אנרגיה לחומר ויצר תנועה של קבוצות אלקטרונים בגבול בין החומר לאוויר. החוקרים ניצלו את אורך הגל של האור, המרחק בין נקודות השיא של גל האור. בעזרת הבחירה הנכונה של אורך הגל, אור הלייזר יצר תדירות מסויימת שהולכת הלוך ושוב לאורך הרווח. רוחב הרווח משתנה על פי תנועת החלקיקים.

כדי להשתמש בטכניקה הזו במכשיר שימושי, רוקסוורת' ואקסיוק השתילו את חלקיק הזהב למבנה מכני מיקרוסקופי שעשוי מסיליקון. גם כשאין תנועה, המכשירים הללו אף פעם אינם במנוחה מוחלטת, משום שיש תדר גבוה של רטט שנוצר מתנועת מולקולות בטמפ' החדר. למרות שמדובר בהיקפים זעירים, היה קל לזהות את התנועה בעזרת השיטה החדשה. שימוש אפשרי לטכנולוגיה הזו הוא ביצירת חיישנים למכוניות וטלפונים חכמים.

המדענים מקווים שהדרך החדשה שלהם לתיעוד תנועה בהיקפים זעירים תעזור לצמצם ולמזער את הרזולוציות שבהן המכשירים הללו יהיו שימושיים. "המבנה הזה סולל את הדרך להרבה התקדמות בתחום החישה" כתבו החוקרים. "אנו יכולים לאתר תנועה זעירה בדיוק רב יותר בעזרת הפיתוחים הללו משהיינו יכולים בכל דרך קודמת", כתב אקסיוק.