یک راهکار ساده و ارزان برای شناسایی آلودگی، بیماری و حتی ساختار کهکشان‌ها!
همشهری آنلاین – یکتا فراهانی: نور مادون‌قرمز همواره یکی از چالش‌های علمی برای شناسایی و تصویربرداری دقیق بوده است. ازآنجاکه این نور انرژی بسیار کمی دارد، برای تشخیص آن باید از دستگاه‌هایی گران‌قیمت و در دمای بسیار پایین استفاده کرد. اما حالا تیمی از محققان با استفاده از طراحی هوشمندانه‌ای شامل لایه‌هایی از طلا و مولکول‌های لرزان، موفق شده‌اند این نور نامرئی را به نور مرئی آبی تبدیل کنند. این دستاورد می‌تواند مسیر تشخیص بیماری‌ها، تحلیل گازها و حتی رصد کهکشان‌ها را متحول کند.
راز نورهای پنهان در شکاف‌های طلا
مقاله‌ای علمی در نشریه Science از کاربردهای عملی فناوری پرده برمی‌دارد. دانشمندان برای دیدن نور مادون‌قرمز باید چالش بزرگی را پشت سر می‌گذاشتند: نور مادون‌قرمز به‌قدری انرژی کمی دارد که در دمای اتاق در میان گرمای محیط گم می‌شود. برای حل این مشکل، دانشمندان سراغ مولکول‌هایی رفتند که دارای پیوندهای شیمیایی لرزان هستند؛ این لرزش‌ها می‌توانند نور مادون‌قرمز را جذب کنند. سپس این انرژی به نور مرئی منتقل شده و از آن برای ایجاد نور آبی قابل‌رؤیت استفاده شد.
شگردی خلاقانه با الهام از ساز ویولن!
پروفسور جرمی بلومبرگ از مرکز نانوفوتونیک دانشگاه کمبریج، این فرآیند را با مثالی زیبا توصیف می‌کند. او می‌گوید مثل این است که موج‌های آرام زلزله را به سیم یک ویولن برخورد دهیم تا صدای زیر و قابل‌شنیدن تولید کند، بدون اینکه ویولن بشکند.
بیشتر بخوانید :
- مفاهیم: اشعه مادون قرمز چیست؟
- رد پای ماجرای اسرارآمیز انرژی ناپیدا در دل ابرهای شمال مشتری
نگاهی تازه به مولکول‌هایی که می‌لرزند
در این فناوری، مولکول‌هایی لرزان به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که می‌توانند نور مادون‌قرمز را جذب کنند. سپس این مولکول‌ها با نور مرئی که در اطرافشان به‌دام‌افتاده، برخورد و انرژی خود را به آن منتقل می‌کنند. این تبادل انرژی باعث می‌شود نور مرئی به رنگ آبی یا نزدیک به آن درآید؛ نوری که با دوربین‌های معمولی قابل‌ردیابی است.
معجزه‌ای در دل مواد فراموش‌شده
برای اینکه این فرآیند کار کند، باید نور در اطراف مولکول‌ها به‌شدت متمرکز شود. به همین دلیل، پژوهشگران از ساختارهای نانومتری خاصی به نام “فرا -مواد” (Meta-materials) استفاده کردند. این ساختارها می‌توانند نور را در حجمی بسیار کوچک، تا میلیاردی از حجم یک موی انسان، فشرده کنند. در این فضاهای میکروسکوپی، مولکول‌ها در لایه‌ای بین آینه‌ای و قطعاتی کوچک از طلا قرار گرفته‌اند؛ جایی که نور به تله می‌افتد و تبدیل انجام می‌شود.
دکتر روهیت چیکارادی از تیم تحقیقاتی می‌گوید: ما می‌خواستیم راهی پیدا کنیم که هم ارزان باشد و هم قابلیت تولید دستگاه‌های کاربردی را داشته باشد. این رویکرد جدید برخلاف روش‌های پیچیده و پرهزینه‌ای است که تا پیش‌ازاین برای شناسایی نور مادون‌قرمز لازم بود.
دریچه‌ای به‌سوی جهان‌های دور، بدن انسان و محیط‌زیست
کاربردهای این فناوری تازه فقط به آزمایشگاه محدود نمی‌شود. با این ابزار ارزان‌قیمت می‌توان به بررسی آلاینده‌های محیطی، ردیابی زودهنگام سرطان‌ها، بررسی ترکیب گازها و حتی رصد ساختارهای دوردست کیهانی پرداخت. این روش نوین راهی تازه به‌سوی درک بهتر از جهان اطراف ما می‌گشاید.
پلی میان نادیدنی‌ها و قابل‌دیدن‌ها
پژوهش تازه دانشگاه کمبریج، نه‌تنها یک جهش علمی در حوزه فیزیک نور است، بلکه درهای تازه‌ای به‌سوی کاربردهای عملی گشوده است. از مراقبت‌های پزشکی گرفته تا کیهان‌شناسی و فناوری‌های زیست‌محیطی، این فناوری می‌تواند نقشی کلیدی ایفا کند. اگرچه هنوز مراحل اولیه توسعه را طی می‌کند، اما نویدبخش آینده‌ای است که در آن نادیدنی‌ترین نورها نیز برای انسان قابل‌دیدن خواهد بود.
