 فن‌آوري جديد FIRAT در تصويربرداري ميكروسكوپي 
1385/03/24 10:48
  در حالي‌كه امروزه يك پروپ كاربردهاي زيادي يافته است اما شايد نتوان حدس زد كه يكي از كاربردهاي آن ساخت فيلم‌هايي از مولكول‌ها يا اندازه‌گيري خواص فيزيكي و شيميايي يك ماده در مقياس نانو آن هم تنها با يك دفعه باشد.  به گزارش سرويس «فن‌آوري» خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا)، محققان «جرجياتك» به فن‌آوري AFM بسيار حساسي دست يافته‌اند كه سرعت تصويربرداري آن 100 برابر AFMهاي موجود است.  اين فن‌آوري در بسياري از تحقيقات نانو خصوصاً در اندازه‌گيري ابزارهاي ميكروالكترونيك و مشاهده واكنش‌هاي بيولوژيكي سريع كه در مقياس مولكولي روي مي‌دهد، حتي تهيه فيلم ‌از واكنش‌هاي مولكولي در زمان واقعي، ارزشي غير قابل توصيف خواهد داشت.  نه تنها فن‌آوري جديد FIRATTM بسيار سريع‌تر از AFM است، بلكه قادر است تا اندزه‌گيري‌هاي ديگري را هم كه قبلاً با AFMهاي موجود امكان آن وجود نداشت، انجام دهد. از جمله آن تصويربرداري از خواص ماده و آزمايش‌هاي مولكولي موازي براي كشف و رديابي دارو ها مي‌باشد.  FIRAT همچنين مي‌تواند مقياس‌سنجي (meterology) نيمه‌رساناها را تسريع كرده و حتي امكان ساخت ابزارهاي كوچك‌تر را فراهم كند. همچنين مي‌توان با افزودن اين فن‌آوري به سيستم‌هاي AFM، در برخي كاربردهاي معين از آن استفاده كرد.  دكتر لونت دگرتكين، رئيس اين پروژه و استاديار دانشكده مهندسي مكانيك Woodruff در جرجياتك در اين باره مي‌گويد: به نظر من نهايتاً اين فن‌آوري جايگزين AFMهاي كنوني مي‌شود و ما توانسته‌ايم تمامي قابليت‌هاي قبلي AFM را تا 10 برابر افزايش دهيم.  به عقيده دكتر Calvin Quate يكي از مخترعان AFM و استاد دانشگاه استنفورد، FIRAT به عنوان ابزاري براي بررسي نانوساختارها توانسته است دو مشكل اساسي AFM را هم بر طرف كند چرا كه AFM هيچ فيلمي از نانوساختار ضبط نمي‌كرد و نمي‌توانست اطلاعاتي را كه در مشخصه‌هاي فيزيكي يك سطح وجود دارد، آشكار نمايد. لذا FIRAT مي‌تواند به ابزاري فراگير در بررسي نانوساختارها تبديل شود.  اما كليد اين موفقيت، پروب كاملاً جديد و مبتكرانه‌اي است كه در آن قرار داده شده است. در AFMهاي كنوني، ميله‌اي نوك تيز به يك لرزانك در حال پيمايش سطوح، متصل است. همراه با حركت نوك ابزار روي سطح و بر همكنش آن با ماده مورد بررسي، يك پرتو نوري به لرزانك گسيل شده و از آن بر ميگردد تا به اين ترتيب انحراف لرزانك اندازه‌گيري شود.  در يك نمونه از پروب FIRAT، غشاء به همراه نوك تيزش (شكل) به طرف نمونه حركت كرده و درست قبل از اينكه با آن تماس پيدا كند، توسط نيروهاي جاذب كشيده مي‌شود. درست مانند ديافراگم يك ميكروفن كه نوسانات صوتي را مي‌گيرد، غشاء FIRAT درست قبل از تماس با نمونه، شروع به جمع‌آوري اطلاعات ارزشمند مي‌كند.  زماني كه نوك تيز آن به سطح برخورد مي‌كند، چگونگي به عقب رانده شدن نوك توسط ماده به الاستيسيته و سختي سطح بستگي دارد. بنابراين FIRAT علاوه بر اندازه‌گيري توپوگرافي نمونه مي‌تواند رنج متنوعي از ديگر ويژگي‌هاي مواد را نيز اندازه‌گيري كند. FIRAT با يك اسكن مي‌تواند توپوگرافي، چسبندگي، سختي، الاستيسيته، ويسكوزيته و خواص با ارزش ديگري را اندازه‌گيري كند.  در يك AFM، براي آشكارسازي خصوصيات شئي، محرك براي حرك لرزانك به بالا و پايين، بايد به اندازه كافي بزرگ باشد. لختي اين محرك بزرگ سرعت اسكن AFMهاي كنوني را محدود مي‌كند. اما اين مشكل در FIRAT با تركيب محرك و پروب و ايجاد ساختاري كوچك‌تر از نوك سوزن حل شده است با اين كار FIRAT مي‌تواند در همان زمان پيمايش، روي كل شكل نمونه حركت كند.  محققان جرجياتك توانسته‌اند با به كار بردن FIRAT ابداعي خود همراه با سيستم تجاري AFM، تصاوير روشني را با سرعت 60 هرتز، از ويژگي‌هاي نانومقياس ماده به دست آورند. همچنين براي اولين بار تصويرهايي همزمان از توپوگرافي و خواص كشساني و چسبندگي نانولوله‌هاي كربني را به دست آمده است.  سرعت و ويژگي‌هاي جديد FIRAT مي‌تواند كاربردهاي تازه بسيار زيادي را براي AFM به دنبال داشته باشد. به عنوان مثال، FIRAT قابليت پيمايش مدارهاي مجتمع و يافتن نقص‌هاي مكانيكي و نقص‌هاي مربوط به شبكه ماده را دارد. همچنين در اندازه‌گيري‌هاي زيست مولكولي، FIRAT مي‌تواند به سرعت سطح مورد نظر را بپيمايد تا محقق بتواند بر هم كنش مولكولي را در زمان واقعي مشاهده كند.  به گزارش ايسنا از ستاد ويژه توسعه فن‌آوري نانو، قابليت‌هاي FIRAT بسيار زياد است. از زماني‌كه AFM به عنوان ابزاري براي تعيين توپوگرافي سطح به كار رفت تاكنون كاربردهاي بسيار زيادي ايجاد شده است ومحققان بر اين باورند كه FIRAT كاربردهاي فراوان غير قابل تصوري خواهد يافت.  به گفته آنان برخي كاربرهاي FIRAT به زودي در دسترس قرار مي‌گيرد و دست‌يابي به ديگر كاربردهاي آن چند سال به طول خواهد انجاميد.  گزارش اين تحقيق هم در شماره ماه فوريه Review of Scientific Instruments منتشر شده است.   