[عادل الثبيتي]

تطبيق جديد للنانوتكنولوجي: لمسة من الضوء بإمكانها إضاءة أنبوبة نانوية
لإنتاج أشعة جديدة من الليزر
Light touch brightens nanotubes



أنابيب نانوية كربونية أحادية الجدار تمت معالجتها بإضافة ذرات من الأكسجين، حيث عملت على إزاحة الانبعاث بالقرب من الأشعة تحت الحمراء.هذا لاكتشاف تم عن طريق علماء من جامعة رايس Rice University ليقود إلى استخدامات جديدة لأنابيب النانو في مجال العلوم و الطب الحيوي.

اكتشف علماء من جامعة رايس Rice University طريقة بسيطة لجعل أنابيب النانو الكربونية تشع ضوءا بشكل كبير.

الباحث بروسي ويسمان Bruce Weisman، من مختبر رايس والمرشد في التحليل الطيفي، اكتشف أنه عند إضافة كمية بسيطة جداً من الأوزون إلى دفعات من أنابيب نانوية كربونية أحادية الجدار، وتعريضها للضوء يؤدي إلى إضاءة كل الأنابيب عن طريق ذرات الأكسجين الموجودة، وبانتظام يتغير الطيف إلى طيف ضوء الفلورسنت قريب من الأشعة تحت الحمراء.

وقال ويسمان:" إن التفاعلات الكيميائية على سطح أنبوبة النانو يوقف الوميض الطبيعي، لكن باستخدام هذه الطريقة يتم تعزيز كثافة الأطوال الموجية وإزاحتها"


كما يتوقع في لقاء صحفي في صحيفة العلوم Science أن هذا الاكتشاف سوف يؤدي إلى ثورة في علم الأحياء وذلك لقدرة أنابيب النانو على تسيير الضوء في خلايا مفردة مما يؤدي إلى إنتاج أشعة جديدة من الليزر.

والأهم من ذلك كله، أن هذه العملية في جعل أنابيب النانو تشع لا يمكن أن يصدقها الشخص العادي بسهولة، فحسب كلام ويسمان:"من السهل فقط على شخص كيمائي فيزيائي أن يصدق ذلك" وذلك بالإشارة إلى نفسه.

وقد اكتشف ويسمان هو وطالب من الدراسات العليا سوناب غوش Saunab Ghosh أن لمسة من الضوء هي مفتاح العملية، حيث قال ويسمان:" لسنا أول من درس تأثير تفاعل الأوزون داخل أنابيب النانو، وإنما يتم ذلك من عدة سنين".وأضاف:"لكن الباحثين السابقين أثقلوا حينما استخدموا كميات كبيرة من الأوزون، وعند القيام بذلك فسوف تتحطم الخصائص البصرية لأنابيب النانو، فمن الضروري إطفاء ضوء الفلورسنت أثناء العملية. وقد قمنا في عملنا بإضافة ذرة أكسجين واحدة فقط إلى 2.000-3.000 ذرة كربون، أي نسبة بسيطة جداً".

وقد بدأ غوش وويسمان بتعليق أنابيب النانو في الماء، ثم إضافة كميات بسيطة جداً من الأكسجين، وبعدها عرضا العينة للضوء، ويمكن استخدام ضوء المكتب لذلك.

إن معظم مقاطع أنابيب النانو الغير منشطة تمتص الأشعة تحت الحمراء بشكل طبيعي، وتكون ما يسمى excitons، وهي أشباه جسيمات تتحرك على شكل قفزات للخلف وعلى طول الأنبوب حتى تقابل الأكسجين.

وأوضح ويسمان :"أن exciton تقابل آلاف من ذرات الكربون خلال فترة حياتها ". وأضاف:"أن الفكرة من عملية قفز excitons يعطيها القدرة على إيجاد واحدة من جهات التطعيم، وعندما يحدث ذلك فإنه يتوقف، لأنه يصبح مستقرا، ويصبح محاصرا مما يؤدي إلى إشعاعه ضوءا بأطوال موجية أكبر (تزاح إلى الأحمر).

وأسرد قائلاً:" بدايةً، فإن معظم أنابيب النانو في الهواء تمتص طاقة ضوئية، مما يقمعها من الوصول إلى مرحلة التطعيم. لكننا استطعنا أن نجعل أنابيب النانو المشعة بنسبة 80 إلى 90 أن تصل إلى مرحلة التطعيم".

وقد أوجدت الاختبارات أن خصائص أنابيب النانو المطعمة باستخدام الفلورسنت تبقى مستقرة لعدة شهور.

وقال ويسمان إن معالجة أنابيب النانو يمكن الكشف عنها باستخدام الضوء المرئي " لماذا يحدث ذلك؟ ، ففي الكشف البيولوجي، في أي وقت يمكن أن تنشط في الأطوال الموجية المرئية، لكن توجد نقطة بسيطة من انبعاث الخلايا والأنسجة، يمكن التخلص من هذه المشكلة عن طريق استثارتها لتصل إلى الأشعة تحت الحمراء".

وقد اختبر الباحثون قدرتهم على رؤية أنابيب النانو المطعمة في البيئة الحيوية، وذلك عن طريق إضافتها إلى خلايا الغدد في الرحم. وأخيرا أعطت صور الخلايا المستثارة بالأشعة تحت الحمراء إشعاعا مفردا في أنابيب النانو، بينما عينة مستثارة بالضوء العادي أوضحت وجود ضباب في الخلفية، مما جعل من الصعوبة إضاءة الأنابيب.

ويقوم ويسمان في مختبره بتنقية عملية تطعيم الأنابيب النانوية، وليس عنده أدنى شك حول وضعية بحثه، حيث أورد:" توجد عدة طرق علمية ممتعة لمتابعة عملي، وإذا أردت أن ترى أنبوبة مفردة داخل الخلية، فهذه أفضل الطرق لفعل ذلك، فالأنابيب المطعمة يمكنها أيضاً أن تستخدم في الدراسات البيولوجية".

وأضاف:" إن الممتع في الموضوع أن هذه العملية دقيقة و غير مكلفة. فبعض التفاعلات تحتاج إلى أيام من العمل في المختبر و في النهاية تعطي أجزاء بسيطة من المادة المستخدمة، لكن في هذه العملية يمكنك أن تحول محتويات أنبوبة النانو بشكل أسرع".