แสงบิดแยกอนุภาคนาโนตามขนาดตามเวลาจริง

นักวิจัยในออสเตรียได้คิดค้นเทคนิคในการจำแนกลักษณะของอนุภาคนาโนในสารผสมแขวนลอย เทคนิคใหม่นี้ พัฒนาโดยMarko Šimićและเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยกราซ ขับเคลื่อนอนุภาคนาโนไปสู่วิถีโคจรแบบก้นหอยด้วยความเร็วตามขนาด ทำให้สามารถศึกษาอนุภาคนาโนที่มีขนาดต่างกันแยกกันได้ วิธีการใหม่นี้อาจนำไปสู่การปรับปรุงวิธีการประมวลผลอนุภาคนาโนอนุภาคนาโนใช้ในผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์และกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่หลากหลาย เช่น เครื่องสำอาง กระดาษ สี และยา การใช้

งานจำนวนมากเกี่ยวข้องกับการแขวนลอยอนุภาคนาโนในของเหลว

หรือเจล และเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีประสิทธิภาพสูงสุด สิ่งสำคัญคือต้องควบคุมขนาดของอนุภาคนาโน

ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้การกระเจิงของแสงแบบไดนามิก ซึ่งเป็นเทคนิคที่อาศัยการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนของอนุภาคนาโนในของเหลวแบบสุ่ม การเคลื่อนที่แบบบราวเนียนเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคนาโนถูกกระแทกโดยโมเลกุลที่อยู่รอบๆ ดังนั้นการเคลื่อนที่จะเด่นชัดขึ้นสำหรับอนุภาคขนาดเล็ก การเคลื่อนที่แบบบราวเนียนถูกเปิดเผยโดยการวัดความผันผวนของแสงที่กระจัดกระจายโดยส่วนผสมของอนุภาคนาโน

การเคลื่อนไหวช้า

แม้ว่าเทคนิคนี้จะทำงานได้ดีพอสมควรสำหรับอนุภาคนาโนขนาดเล็ก แต่อนุภาคนาโนขนาดใหญ่จะได้รับผลกระทบจากการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนน้อยกว่า ดังนั้นขนาดจึงตรวจสอบได้ยากกว่ามาก นอกจากนี้ เทคนิคนี้ไม่สามารถระบุขนาดได้แบบเรียลไทม์ ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่สำคัญมากขึ้นสำหรับกระบวนการผลิตสมัยใหม่

ทีมของ Šimić ได้ใช้แนวทางใหม่ที่เรียกว่าการเหนี่ยวนำแรงแบบออปโตฟลูอิดิค (OF2i) สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการปั๊มส่วนผสมของอนุภาคนาโนผ่านช่องไมโครฟลูอิดิค ไปตามทิศทางเดียวกับกระแสน้ำวนออปติคัลที่มีโฟกัสน้อย ส่วนหลังเป็นลำแสงเลเซอร์ที่มีหน้าคลื่นที่บิดไปรอบทิศทางของการแพร่กระจายเหมือนเกลียวและมีโมเมนตัมเชิงมุมในวงโคจร

อนุภาคขนาดต่างๆ กันจะถูกเร่งให้มีความเร็วต่างกันโดยลำแสงเลเซอร์ 

ซึ่งเป็นวิธีการกำหนดลักษณะเฉพาะของขนาดอนุภาคในตัวอย่าง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอนุภาคที่มีขนาดต่างกันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่างกัน การชนกันของอนุภาคจึงเป็นเรื่องปกติ ซึ่งทำให้การแยกตัวด้วยความเร็วลดลง

Šimićและเพื่อนร่วมงานตรวจพบแสงที่กระจัดกระจายโดยอนุภาคนาโนที่หมุนเป็นเกลียวโดยใช้กล้องจุลทรรศน์ที่วางอยู่ใต้ช่อง ทำให้พวกเขาสามารถติดตามเส้นทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคแต่ละตัวได้ จากรูปร่างของเส้นโคจรเหล่านี้ พวกเขาสามารถกำหนดความเร็วของอนุภาคนาโนที่เกี่ยวข้องได้ เมื่อใช้ข้อมูลนี้ พวกเขาสามารถระบุขนาดของอนุภาคในของเหลวได้แบบเรียลไทม์

ทีมทดสอบการติดตั้งโดยใช้อนุภาคนาโนโพลีสไตรีนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 200–900 นาโนเมตร ขนาดเหล่านี้อยู่นอกเหนือความสามารถในการกระเจิงแสงแบบไดนามิก ทีมงานหวังว่า OF2i จะสามารถใช้วัดลักษณะเฉพาะของอนุภาคนาโนอื่น ๆ รวมถึงรูปร่างและองค์ประกอบทางเคมีด้วยการปรับเทคนิคเพิ่มเติม

สำหรับตอนนี้ ยังไม่แน่ใจว่า OF2i จะใช้ได้กับวัสดุอื่นที่ไม่ใช่โพลีสไตรีนหรือไม่ และนี่จะเป็นจุดเน้นของการทดลองในอนาคตของนักวิจัย แต่ถ้าเทคนิคของพวกเขายังคงประสิทธิภาพสำหรับวัสดุนาโนอื่น ๆ Šimićและเพื่อนร่วมงานหวังว่าจะสามารถจัดเตรียมโต๊ะทำงานที่ยืดหยุ่นสำหรับการประมวลผลวัสดุนาโนที่ปูทางไปสู่ความก้าวหน้าใหม่ ๆ ในการใช้งานที่หลากหลาย

แนะนำ : รีวิวซีรี่ย์เกาหลี | ลายสัก | รีวิวร้านอาหาร | โทรศัพท์มือถือ ราคาถูก | เรื่องย่อหนัง