การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของโมเลกุลเดี่ยวสามารถกำหนดผลลัพธ์ของปฏิกิริยาเคมีได้ แต่การศึกษาการเคลื่อนที่ดังกล่าวเป็นเรื่องยากเนื่องจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุลเป็นแบบสุ่มในระดับอะตอม นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยกราซในออสเตรีย ร่วมกับเพื่อนร่วมงานในเยอรมนีและสหรัฐอเมริกา ประสบความสำเร็จในการควบคุมการเคลื่อนที่ของโมเลกุลอินทรีย์เดี่ยวโดยใช้ปลายแหลมของกล้องจุลทรรศน์
สแกนอุโมงค์ (STM) เพื่อเลื่อนพวกมันไป 150 นาโนเมตร
ตามแนวราบ พื้นผิว ในการทำงาน นักวิจัยที่นำโดยLeonhard Grillได้วางโมเลกุลไดโบรโมเทอร์ฟลูออรีน (DBTF) ไว้บนพื้นผิวสีเงินที่เรียบมากภายใต้สุญญากาศที่สูงมากที่อุณหภูมิแช่แข็ง (7 K) เนื่องจากการวางแนวของโมเลกุลบนพื้นผิวอาจส่งผลต่อการแพร่กระจายไปตามพื้นผิวนั้น Grill และเพื่อนร่วมงานจึงตัดสินใจลองหมุนโมเลกุลแต่ละโมเลกุลของ DBTF โดยใช้ปลายแหลมของ STM น่าแปลกใจที่พวกเขาพบว่าโมเลกุลเคลื่อนที่ได้อย่างมากเมื่อการวางแนวของพวกมันตรงกับการกำหนดค่าพื้นผิวสีเงินที่บรรจุอะตอมไว้อย่างเฉพาะเจาะจง ความคล่องตัวที่เพิ่มขึ้นนี้ปรากฏเป็น “ลายทาง” ที่สว่างและราบรื่นในรูปภาพ STM ซึ่งวิ่งผ่านอะตอมแถวเดียวทั่วทั้งบริเวณที่สแกน
การทดลอง “ผู้ส่ง-ผู้รับ”จากนั้นทีมจึงใช้ทิป STM เพื่อใช้สนามไฟฟ้ากับโมเลกุลเดี่ยว พวกเขาพบว่าแรงไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากสนามนี้ทำให้โมเลกุลเคลื่อนที่ไปตามทางตรงอย่างสมบูรณ์ ไปในทิศทางที่ขึ้นอยู่กับว่าแรงไฟฟ้าสถิตน่าสนใจหรือน่ารังเกียจ ในลักษณะนี้ สามารถส่งหรือรับโมเลกุลในระยะทางไกลถึง 150 นาโนเมตร โดยมีตำแหน่งสุดท้ายที่สามารถควบคุมได้ภายใน 0.01 นาโนเมตร นักวิจัยยังได้วัดเวลาที่จำเป็นสำหรับโมเลกุลในการเดินทางระยะทางนี้ และคำนวณความเร็วของโมเลกุลเดี่ยวที่ประมาณ 0.1 มม./วินาที
ในการทดลองเพิ่มเติม กริลล์และเพื่อนร่วมงาน
ได้สร้างการตั้งค่า “เครื่องรับ-ส่ง” ซึ่งพวกเขาประสบความสำเร็จในการถ่ายโอนโมเลกุลเดียวระหว่างโพรบอิสระสองตัว – เหมือนกับคนสองคนขว้างและจับลูกบอล ในการทำเช่นนี้ ทิป “ผู้ส่ง” จะใช้แรงผลักไปที่โมเลกุล จากนั้นจะเคลื่อนไปยังตำแหน่งที่แน่นอนของทิป “ตัวรับ” ข้อมูลที่เข้ารหัสภายในโมเลกุล (เช่น องค์ประกอบของธาตุและการจัดเรียงของอะตอม) จะถูกส่งต่อด้วยเช่นกัน ‘ภาพยนตร์โมเลกุล’ แสดงให้เห็นว่าอิเล็กตรอนจัดเรียงตัวอย่างไรเพื่อกระตุ้นปฏิกิริยาเคมี
สมาชิกของทีมซึ่งรวมถึงนักวิจัยจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak RidgeในสหรัฐอเมริกาHumboldt-Universität zu BerlinสถาบันLeibniz Institute for Interactive MaterialsและAachen Universityกล่าวว่าขณะนี้พวกเขาวางแผนที่จะศึกษาว่าความเร็วของโมเลกุลมีความสัมพันธ์กับคุณสมบัติทางเคมีและโครงสร้างอย่างไร “การทดลองดังกล่าวควรช่วยให้เราสามารถกำหนดพลังงานจลน์และโมเมนตัมของโมเลกุล และช่วยเราวัดการกระจายพลังงานเมื่อโมเลกุลกระจายตัวหรือหลังจากที่พวกมันชนกับโมเลกุลอื่นๆ” กริลล์บอก
เซ็นเซอร์ทำงานอย่างไรในการสร้างเซ็นเซอร์ นักวิจัยได้วางรูปแบบส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ลงบนนาโนเมมเบรนซิลิคอน (หนาประมาณ 100 นาโนเมตร) และพิมพ์ลงบนพอลิเมอร์โพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (lactic-co-glycolic) acid (PLGA)
ซิลิคอนอย่างที่เฉิงกล่าวไว้ว่า เป็นส่วนประกอบสำคัญ
ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่” องค์ประกอบยังมีความไวสูงต่อ NOx เมื่อโมเลกุลของก๊าซ NOx ดูดซับบนพื้นผิวของเซ็นเซอร์ จะทำให้ชั้นอิเล็กตรอนบนสุดในซิลิกอนหมดลง สิ่งนี้จะเพิ่มความต้านทานไฟฟ้าของแก๊สโดยสัมพันธ์กับการตอบสนองพื้นฐาน (แห้ง N 2 /อากาศ)
การศึกษาพบว่าการดูดกลืนก๊าซไม่ได้เป็นเพียงพารามิเตอร์เดียวที่ส่งผลต่อความต้านทานไฟฟ้า แรงทางกลยังสามารถส่งผลกระทบต่อกระแสที่ไหลผ่านระบบได้ หากเซ็นเซอร์ต้องสอดคล้องกับพื้นผิวของอวัยวะต่างๆ เซ็นเซอร์จะต้องยังคงทำงานภายใต้การเสียรูป
อาร์เรย์เซ็นเซอร์ขนาดใหญ่แสดงการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในอัตราการตอบสนองสัมพัทธ์เมื่ออยู่ภายใต้การดัดหรือยืด 1,000 รอบ นอกจากนี้ นักวิจัยยังใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อตรวจสอบการตอบสนองความเครียดและความเครียดของแต่ละชั้นภายในอุปกรณ์ พวกเขาสรุปว่าอาร์เรย์ยังคงใช้งานได้เมื่อขยายได้ถึง 40% ของความยาวทั้งหมด
ทีมงานได้ประเมินความสามารถในการคัดเลือกของเซ็นเซอร์กับ NOx โดยการเปรียบเทียบความเข้มของสัญญาณความต้านทานกับการตอบสนองต่อสารไบโอมาร์คเกอร์ที่เป็นก๊าซทั่วไปอื่นๆ รวมถึงคาร์บอนไดออกไซด์และแอมโมเนีย เทคโนโลยีนี้ไม่เพียงแต่แสดงถึงการคัดเลือกที่พิเศษเท่านั้น แต่ยังแสดงได้อย่างรวดเร็วอย่างเหลือเชื่อ เมื่อนำไปใช้กับเซ็นเซอร์ ตรวจพบก๊าซในเวลาเพียง 30 วินาที
อุปกรณ์ย่อยสลายทางชีวภาพในช่วงเวลาที่เหมาะสมสำหรับการติดตามระดับ NOx ของผู้ป่วย เมื่อจุ่มลงในของเหลวในร่างกายเลียนแบบ (น้ำเกลือบัฟเฟอร์ฟอสเฟต, pH 7.4, 37°C) ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดจะถูกย่อยสลายเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่ไม่เป็นพิษในเวลาเพียง 8 ชั่วโมง
ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าเซ็นเซอร์ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยของร่างกาย ต่อไป นักวิจัยวางแผนที่จะดูการปรับเปลี่ยนการออกแบบเพื่อตรวจสอบการทำงานของร่างกายอื่นๆ สำหรับการใช้งานการตรวจหาโรคต่างๆ
Max Planck Institute for Quantum Optics (MPQ) ในเยอรมนีได้ตรวจวัดรัศมีของโปรตอนโดยใช้ไฮโดรเจนสเปกโตรสโคปีที่แม่นยำและแม่นยำที่สุด ผลลัพธ์ของพวกมันคล้ายกับการวัดเมื่อสิบปีก่อนโดยใช้มิวนิกไฮโดรเจน ผลลัพธ์ของมิวนิกนั้นเป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจอย่างมาก เพราะมันมีค่าน้อยกว่าข้อมูลส่วนใหญ่ที่เผยแพร่ก่อนหน้านี้อย่างมีนัยสำคัญ แต่ก็ยังมีความขัดแย้งในหมู่นักฟิสิกส์เกี่ยวกับว่าการวัดล่าสุดนี้ตัดสิน “ปริศนารัศมีโปรตอน” ให้มีค่าน้อยกว่าหรือไม่
Credit : balihai2007.com batterypoweredsystem.com blackrockemporium.com blaemuircottage.com bluemountainheart.net
