اسماعیل مخلصی چهارشنبه 26 آذر 1393 08:14 ب.ظ نظرات ()

نقطه‌های كوانتومی (quantum dots) از جنس سلنیوم خالص را می‌توان به سادگی با تاباندن پرتوی لیزر به پودر سلنیوم كه با لیوانی آب مخلوط شده است به دست آورد. این فرآیند آسان و كم هزینه را محققانی از دانشگاه تگزاس در سن آنتونیو و دانشگاه نورس ایسترن در آمریكا ابداع كرده اند و برخلاف سایر تكنیك‌ها، شامل مواد شیمیایی بالقوه سمی نمی‌شود. از ساختارهای نانو با كیفیت بالا می‌توان به دو طریق كاملاً متفاوت استفاده كرد: به عنوان مواد ضد باكتری و به عنوان ذخیره كننده‌ی نور در سلول‌های خورشیدی.

 

به سوی نقطه: گرگوری گیزبیرس (چپ) و همكاران

نقطه‌های كوانتومی قطعات بسیار ریزی از نیمه رسانا- مانند سلنیوم- هستند كه نوعاً ابعاد چند ده نانومتری دارند. اندازه‌ی یك نقطه‌ی كوانتومی تعیین می‌كند كه برهمكنش الكترون‌ها و حفره‌های حامل بار آن با نور چگونه است. در نتیجه، پژوهشگرانی كه در تلاشند تا فناوری‌های فوتونیك و به ویژه سلول‌های خورشیدی بسازند به آن علاقه زیادی دارند. اما رشد دادن نقطه‌های كوانتومی كه كاملاً خالص و همه یك اندازه باشند، خود چالشی است.


پاك و آسان

پژوهشگران سن آنتونیو به سرپرستی گرگوری گیزبیرس(Gregory Guisbiers)، نقطه‌های كوانتومی خالص از جنس سلنیوم را با بهره‌گیری از تكنیكی به نام كندگی پالس لیزری در مایعات(PLAL) ساخته‌اند كه خیلی ساده، شامل تاباندن تاباندن پرتوی لیزر پالسی به یك هدف- در اینجا پودر سلنیوم در آب- است. گیزبیرس می‌گوید: «روش ما پاك (green) است زیرا هیچ محلول خطرناكی در كار نیست؛ فقط آب است و تركیب اضافی و محصولات فرعی سمی مانند آن‌هایی كه اغلب در بسیاری از فرآیندهای خیس شیمیایی دیده می‌شود وجود ندارد. به علاوه، ارزان و آسان است چرا كه به محفظه‌ی خلاء یا به اتاق تمیز نیازی نیست- همه چیز در یك ظرف آب انجام می‌شود». او می‌افزاید: «جمع آوری و ذخیره كردن نانو ذرات خالص تولید شده هم راحت است زیرا مستقیماً در محلول تولید می‌شوند».

به گفته‌ی گیزبیرس، این اولین باری است كه نقطه‌های كوانتومی 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 نزدیك به مادون قرمز، برای كاهش اندازه‌ی ذرات بهتر عمل می‌كنند. گیزبیرس و همكارانش همچنین نشان دادند كه تبلور نانو ذرات ایجاد شده با این تكنیك به اندازه‌شان بستگی دارد- یعنی كوچكترین ذرات به صورت بلور هستند در حالی كه بزرگترین‌ها بی شكل‌اند.

ضد باكتری و ضد سرطان

نانو ذرات سلنیوم دارای خواص ضد باكتری و ضد سرطان‌ هستند و می‌توان از آن‌ها در پزشكی استفاده كرد. چون این مواد زیست-سازگار بوده و در بدن ما نیز وجود دارند. با این حال، اگر بخواهیم از نانو ذرات در یك ساختار زیست‌پزشكی استفاده كنیم، باید از آلودگی‌های سطحی پاك شوند- چیزی كه دستیابی به آن از قدیم كار سختی بوده است.

گروه تحقیقاتی كه نانو ذراتشان را قبلاً بر روی باكتریِ E. coliامتحان كرده‌اند، اكنون می‌خواهند بدانند آیا در كشتن سایر باكتری‌ها هم موثر است یا نه. گیزبیرس می‌گوید: «ما به طور خاص به باكتری‌های دیگری كه در بیماری‌های بیمارستانی دخیل هستند مانند استافیلوکوکوس اورئوس های مقاوم به متی سیلین علاقه‌مند هستیم. به من گفته‌اند كه ]ابتلا به عفونت‌های بیمارستانی[  به تنهایی هر سال منجر به حدود 100000 مرگ در آمریكا می‌شود؛ زیرا باكتری‌ها در برابر آنتی بیوتیك‌های موجود مقاوم‌تر و مقاوم‌تر می‌شوند. به علاوه، این به اصطلاح اَبَر میكروب‌ها در سراسر جهان در حال گسترش هستند، كه مسئله را تبدیل به یك نگرانی مهم بهداشتی در سطح بین‌المللی می‌كند».

پژوهشگران نامبرده، كار خود را در شماره‌ی آینده‌ی Laser Physics Letter گزارش خواهند كرد. این تیم همچنین قصد دارد نقطه‌های كوانتومی سلنیوم خالصی را كه ساخته است با نسل سوم سلول‌های خورشیدی همراه كند. گیزبیرس اضافه می‌كند كه: «در واقع، از آنجایی كه خود این اِلِمان یك نیمه رسانای نوعp است، با تركیب كردن آن با نیمه رسانای نوع n می‌توانیم پیوندگاه‌های p-n (واحدهای سازنده‌ی تمام ابزارهای الكترونیك امروزی) در مقیاس نانو بسازیم».

-         این مقاله نخستین بار در nanotechweb.org منتشر شد.

psi.ir