Nanoparçacıkları İzlemek için Yeni Bir Yol Bulundu
Uzun süredir bu konuda 2 şirketin yeterli olduğu, 3.’nün fazla olduğu düşünülüyor. St. Louis’deki Washington Üniversitesi’ndeki elektrik ve sistem mühendisleri ve işbirlikçileri, 3. bir nano saçıcı eklenmesinin iki ayar nano saçıcıyı tamamlayan ‘fotonik rezonatör oluşturan büyüleyici bir fizik olayıdır.
Özellikle iki ayar nano saçıcı, olağandışı olguların meydana gelebileceği bir sistemin istisnai bir noktasında rezonatör ayarı yapar. Üçüncü nano saçıcı, sistemi etkiler ve kötü bir oyun bahçesi gibi küçük olur ve sisteme daha fazla tepki verir.
Washington Üniversitesi ekibi, Lan Yang önderliğinde Edwin H. & Florence G. Skinner (Elektrik & Sistem Mühendisliği Profesörü); son günlerde ışık çalışması ve manipülasyonu konusunda büyük gelişmeler kaydetti. Ekibin mikrorezonatörlerin algılama kabiliyetiyle ilgili son keşfi, biyomedikal ve elektronik cihazlar ile biyolojik tehlike algılama cihazlarının oluşturulmasında etkili olabilir.
Yang, ‘Nanoparçacıklar gibi nanometrik nesneleri belirlemek zor. Nesneler çok küçük olduğunda, algılama sisteminde küçük bir karışıklık meydana geliyor. Fiziksel sistemdeki istisnai nokta ile ilişkili olağandışı topolojik özellikleri kullanıyoruz ki bu da nano ölçekli nesnelerin oluşturduğu çok küçük dalgalanmalara karşı optik sensörün tepkisini artırmaktadır. Olağanüstü noktasal sensörün iyi tarafı, sıradan bir sensöre göre daha küçük bir karmaşa oluşur.’ diyor.
Yang’ın sensör sistemi, Londra’daki St. Paul’s Cathedral ünlü fısıltı galerisi gibi çalışan Fısıltı Galeri Modu (WGM) rezonatörleri kategorisindedir; burada bahsedilen kubbe duvarın bir tarafındaki kişinin diğer tarafa mesajını duyurabileceği bir yerdir. Akustik alanda rezonans ve yumuşak noktalar bulunduran kubbenin aksine; sensör, ışık frekansında yankılanır.
Weijian Chen –Yang’ın Laboratuvarında Elektrik Mühendisliği Doktora öğrencisi- ‘İstisnai nokta olarak adlandırılan nokta, nanoölçekli nesnelerin algılanması için sıradan fısıltı galeri sensöründen daha üstün bir performans göstermektedir. Çarpıcı bir şekilde hedef nesne, ne kadar küçülürse, performansımız o kadar artacaktır.’ diyor.
Yang’ın WGM’sinde, iki silis yansıtıcı veya nanotip; toroid, halka şeklindeki tel veya foton olarak adlandırılan milyonlarca ışık demetinden travers yolu üzerine yerleşirler. Bu cihazlar, fonksiyonu etkilemek için sistemdeki çeşitli parametreleri ayarlar. Araştırmacılar, nano konumlama sistemlerini kullanarak yansıtıcıları hareket ettirebilir ve boyutunu artırabilir ve hatta başka bir ortama –örneğin bir virüs parçacığı- girmek, alanı karıştırmak ve istisnai bir noktaya işaret etmek için alana girer.
Araştırma ekinin son deneylerinde, iki ayar nano saçıcı rezonatörü istisnai noktaya getirir ve üçüncü parçacık sistemi karıştırır ve sistemin istisnai noktasını frekans bölünmesine neden olur. İstisnai noktaya yakın çok karmaşık karekök topolojisi sebebiyle, algılama sinyalı olan frekans bölme, matematiksel olarak Pertürbasyon Kuvvetinin karekökü olarak temsil edilir. Bu, çok küçük dalgalanmalar kullanılarak, olağandışı olmayan noktasal algılama şemalarındaki değerlerden önemli ölçüde büyüktür.
Yang ve ekibi, foto akustik görüntüleme çalışmalarındaki istisnai noktayı ve ‘alışılmadık ışık taşınım modları’ nın geliştirilmesini içeren diğer senaryoları da araştırıyorlar. Bu sebeple ortaya çıkan birçok uygulama bulunmalıdır.
Kaynak: sciencedaily.com
