เทคนิคใหม่สำหรับการถ่ายภาพโมเลกุลเดี่ยวที่ไม่ต้องใช้ตัวปล่อยแสงฟลูออเรสเซนต์อาจพบการใช้งานที่หลากหลายในด้านนาโนเทคโนโลยี โฟโตนิกส์ และโฟโตโวลตาอิก เทคนิคนี้พัฒนาขึ้นโดยนักวิจัยในบาร์เซโลนา โดยทำงานโดยการตรวจจับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่กระตุ้นจากจุดควอนตัมเดียวที่อุณหภูมิห้อง ความเร็วของมันทำให้สามารถติดตามประชากรของผู้ให้บริการชาร์จผ่านวงจรการดูดกลืนและการปล่อยทั้งหมดได้
เทคนิคการถ่ายภาพโมเลกุลเดี่ยวมีการใช้
กันอย่างแพร่หลายในด้านชีววิทยา จนถึงปัจจุบัน สิ่งเหล่านี้มีพื้นฐานมาจากการตรวจจับการเรืองแสงที่เกิดขึ้นเองจากตัวอย่างที่ถ่ายภาพทั้งหมด ในเทคนิคการเรืองแสงเหล่านี้ นักวิจัยมักจะกระตุ้นตัวอย่างที่ความยาวคลื่นที่มันดูดซับแสงแล้วตรวจจับสัญญาณเรืองแสงที่เปลี่ยนสีแดง (พลังงานต่ำ) ทำให้ง่ายต่อการปิดกั้นแสงพื้นหลังจากลำแสงกระตุ้นและตรวจจับเฉพาะการเรืองแสง
อย่างไรก็ตาม การถ่ายภาพเรืองแสงยังห่างไกลจากความสมบูรณ์แบบ เนื่องจากจำกัดเฉพาะโมเลกุลที่เรืองแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ แสงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์มีทั้งที่ไม่ต่อเนื่องกันและมีแนวโน้มที่จะ “ฟอกสี” โดยที่สัญญาณจะจางลงหลังจากที่โมเลกุลไม่สามารถเรืองแสงได้อีกต่อไป ข้อเสียประการที่สามคือการปล่อยก๊าซธรรมชาติเป็นกระบวนการที่ค่อนข้างช้า ซึ่งเกิดขึ้นในช่วงเวลานาโนวินาที ซึ่งหมายความว่าการถ่ายภาพโดยใช้ฟลูออเรสเซนส์สามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับสถานะที่ตื่นเต้นต่ำสุดของโมเลกุลเป้าหมายเท่านั้น เนื่องจากสถานะที่ตื่นเต้นอย่างมากจะมีอายุขัยสั้นลงตามลำดับของเฟมโตวินาทีหรือพิโควินาที
การตรวจจับการปล่อยก๊าซกระตุ้นเทคนิคตามการตรวจจับการปล่อยก๊าซกระตุ้น (SE) มีข้อดีหลายประการ โมเลกุลทั้งหมดแสดง SE แม้แต่โมเลกุลที่ไม่เรืองแสง SE ยังหลีกเลี่ยงการฟอกขาว เนื่องจากโมเลกุลใช้เวลาเพียงเล็กน้อยในสถานะตื่นเต้น และเร็วกว่ามาก เนื่องจากแสงถูกปล่อยออกมาในช่วงเวลา femtosecond ซึ่งหมายความว่า SE สามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของสภาวะที่ตื่นเต้น ข้อเสียคือลำแสงเลเซอร์ที่ขับการปล่อยแสงกระตุ้นยังผลิตแสงพื้นหลังจำนวนมาก
นักวิจัยที่ICFOในบาร์เซโลนา พร้อมด้วย
Lukasz Piatkowskiและเพื่อนร่วมงานในกลุ่ม Niek van Hulstที่ICREAได้เอาชนะปัญหานี้โดยใช้คลื่นเลเซอร์เกินขีดเพื่อสร้างภาพนาโนคริสตัลคอลลอยด์หรือจุดควอนตัม (QDs) ด้วยการใช้พัลส์เลเซอร์ ทีมงานแสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถบังคับให้ QD แต่ละตัว (แท่งคอลลอยด์ CdSe/CdS แท่งเดียวที่ผลิตในกลุ่มของ Iwan Moreels ในเกนต์) ให้เปล่งแสงผ่านกระบวนการ SE แทนที่จะรอให้ปล่อยแสงเองตามธรรมชาติ .
นักวิจัยเริ่มต้นด้วยการใช้เลเซอร์เพื่อ “ปั๊ม” QD ให้อยู่ในสถานะที่ตื่นเต้นอย่างมากในแถบการนำไฟฟ้า หลังจากนั้น ตัวพาประจุที่ถูกกระตุ้น (อิเล็กตรอนและรู) จะสลายตัวผ่านท่อร่วมของสถานะที่ตื่นเต้น ในที่สุดก็จบลงที่สถานะทางออกต่ำสุด (ขอบแถบ) ในแกนกลางของโครงสร้างนาโน จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ใช้พัลส์เลเซอร์ที่สอง (โพรบ) ที่ความถี่เรโซแนนซ์ของการเปลี่ยนขอบแบนด์แกนหลัก สิ่งนี้ทำให้ตัวพาประจุรวมตัวกันอีกครั้ง ทำให้ QD ผ่อนคลายกลับสู่สภาพพื้นดินและสร้างโฟตอนผ่านการปล่อยก๊าซกระตุ้น เนื่องจากโฟตอนที่ปล่อยออกมานี้อยู่ในเฟสเดียวกับโฟตอนที่กระตุ้น แสงทั้งหมดที่เกิดขึ้นจึงสอดคล้องกัน
เทคนิคเอาชนะขีดจำกัดของสัญญาณพื้นหลังPiatkowski อธิบายว่าเทคนิคของทีมนี้ใช้ได้ผลเนื่องจากพัลส์เทรนของโพรบที่ใช้ในการมอดูเลตประชากรของรัฐที่ตื่นเต้นทำงานที่ความถี่สูง MHz ความถี่ เพื่อให้สามารถตรวจจับที่ไวต่อเฟส (โดยใช้แอมพลิฟายเออร์ล็อคอิน) และเอาชนะขีดจำกัดของสัญญาณพื้นหลัง พัลส์ของปั๊มและโพรบยังซิงโครไนซ์ด้วยเพราะพวกมันได้มาจากเลเซอร์บรอดแบนด์เดียวกัน ซึ่งหมายความว่านักวิจัยตรวจพบโฟตอนที่ถูกกระตุ้นบนลำแสงกระตุ้นที่รุนแรงมาก ลำแสงกระตุ้นจึงเป็นสัญญาณพื้นหลังของสัญญาณการปล่อยที่ถูกกระตุ้น เทคนิคนี้เร็วมากเช่นกัน และทำงานบนสเกล femto-to picosecond ซึ่งช่วยให้นักวิจัยสามารถถ่ายภาพ QD ของพวกเขาได้ทุกเมื่อระหว่างโฟโตไซเคิล
หนึ่งศตวรรษที่ผ่านมา Einstein ได้จุดประกายแนวคิดเรื่องเลเซอร์
ต้องขอบคุณงานนี้ ซึ่งมีรายละเอียดอยู่ในวิทยาศาสตร์นักวิจัยได้เริ่มตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของเปลือกหุ้มแกนอิเล็กตรอนของรูอิเล็กตรอนใน QDs ของพวกเขา การศึกษาดังกล่าวจะช่วยให้เข้าใจได้ง่ายขึ้นและออกแบบ QDs แบบ photorobust ที่ปราศจากกับดัก ไม่กะพริบ และทนทานสำหรับการใช้งานในอนาคตในออปโตอิเล็กทรอนิกส์
ส่วนขยายของชีววิทยา
Van Hulst กล่าวว่าการศึกษาระบบชีวภาพอาจเป็นประโยชน์ เนื่องจากการตอบสนองที่รวดเร็วจะช่วยให้นักวิจัยศึกษาพลวัตของระบบถ่ายโอนพลังงานที่สำคัญในเซลล์ชีวภาพ “ที่ ICFO เรากำลังตรวจสอบการถ่ายเทพลังงานที่สอดคล้องกันในคอมเพล็กซ์การสังเคราะห์แสง (ซึ่งพืชใช้เพื่อเพิ่มการสะสมของแสงที่เข้ามา)” Piatkowski กล่าว “เทคนิคใหม่นี้จะช่วยให้เราทำสิ่งนี้ได้ในระดับที่ซับซ้อนในการเก็บเกี่ยวแสงเพียงครั้งเดียว”
ทีม ICFO กล่าวว่าขณะนี้ต้องการขยายเทคนิคไปสู่โมเลกุลและสารเชิงซ้อนทางชีวโมเลกุล “เรากำลังดำเนินการเกี่ยวกับแผนสามและสี่พัลส์เพื่อรวม 2D-spectroscopy กับ SE และการตรวจจับการเรืองแสง” van Hulst กล่าวกับ Physics World “แต่ละเทคนิคจะเสริมกันและให้ข้อมูลที่แตกต่างกัน: การเรืองแสงจะรายงานเกี่ยวกับสถานะพื้นของโมเลกุลในขณะที่ SE ของการเปลี่ยนแปลงสถานะตื่นเต้นอย่างรวดเร็วเป็นพิเศษ”
นักวิจัยบางคนแย้งว่าวิธีที่ดีที่สุดในการเอาชนะการแบ่งขั้วในสังคมปัจจุบันคือการพัฒนาความเชื่อมโยงของทั้งสองฝ่ายที่สร้างสะพานข้ามความแตกแยกทางการเมือง การวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่าสถานการณ์ไม่ง่ายนัก แน่นอน สังคมที่ประกอบด้วยชุมชนที่โดดเดี่ยวจะพบว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะประนีประนอม แต่จริงๆ แล้ว การเชื่อมโยงสองฝ่ายมากเกินไปก็ไม่จำเป็นว่าจะมีประโยชน์ในแง่นี้เช่นกัน หากชุมชนสูญเสียอัตลักษณ์ที่แตกต่างออกไป ความคิดเห็นที่รุนแรงอาจแทรกซึมเข้าสู่กระแสหลัก ผลที่ได้อาจเป็นการชักเย่อระหว่างความคิดเห็นทั้งสองที่มีผู้สนับสนุนจำนวนเท่าๆ กัน
Credit : lameworldofkopa.net macguinnesswinemerchants.com malusimperium.org merchantofglenorchy.com merrychristmasquoteswishes.com middletonspreserves.com monclerjacketsonlineshop.com nfopptv.com norgicpropecia.com pernajanmerenkavijat.com
