Avusturyalı araştırmacılar, askıdaki karışımlarda nanoparçacıkları karakterize etmek için bir yöntem geliştirdiler. Marko Simi ve Graz Üniversitesi’ndeki meslektaşları tarafından oluşturulan yeni yöntem, nanoparçacıkları boyuta bağlı hızlarla spiral yörüngelere iterek, çeşitli büyüklükteki nanoparçacıkların bağımsız olarak çalışılmasını sağlıyor. Bu yeni stratejinin sonucu nanoparçacıkların işlenmesine yol açabilir.
Kozmetik, kağıt, boya, ilaç ve çok çeşitli endüstriyel işlemlerin tümü nanoparçacıklardan yararlanır. Nanopartiküllerin boyutunu kontrol etmek, bu ürünlerin en yüksek performansını sağlamak için çok önemlidir çünkü bu uygulamaların çoğu nanopartiküllerin bir sıvı veya jel içinde süspanse edilmesini gerektirir.
Bir sıvı içindeki nanoparçacıkların rastgele Brownian hareketine dayanan bir yöntem olan dinamik ışık saçılımı bunu gerçekleştirmek için kullanılabilir. Brownian hareketi, yakındaki moleküller bir nanoparçacığı salladığında ortaya çıkar, bu nedenle daha küçük parçacıklar için daha belirgindir. Nanoparçacık karışımları tarafından saçılan ışıktaki değişimlerin izlenmesi, Brownian hareketini ortaya çıkarır.
Daha küçük nanoparçacıklar bu yönteme nispeten iyi yanıt verirken, daha büyük nanoparçacıklar Brownian hareketine daha az maruz kalır ve bu da boyutlarını ölçmeyi çok daha zorlaştırır. Yaklaşım aynı zamanda çağdaş üretim süreçleri için çok önemli bir gereklilik olan gerçek zamanlı olarak boyutu tanımlama yeteneğinden de yoksundur.
Simi’nin ekibi tarafından kullanılan yenilikçi strateji, optoakışkan kuvvet indüksiyonu (OF2i) olarak bilinir. Bunu yapmak için, bir nanoparçacık karışımı, zayıf odaklanmış bir optik girdap ile aynı yönde mikroakışkan bir kanaldan pompalanır. İkincisi, yörünge açısal momentumu içeren ve yayılma yönü etrafında tirbuşonlu bir dalga cephesine sahip bir lazer ışınıdır.
Lazer ışını, numunedeki partikül boyutunu değerlendirmek için bir yöntem sunarak, çeşitli boyutlardaki parçacıkları çeşitli hızlara hızlandırır. Parçacık çarpışmaları, farklı boyutlardaki parçacıkların değişen hızlarda hareket etmesi ve bu da hız ayrımını azaltması nedeniyle sık görülür.
Simi’nin ekibi bu soruna bir çözüm bulmak için bükülmüş lazer ışığı kullandı. Sonuç olarak, nanoparçacıklar açısal momentum kazanır ve spiral desenlerde hareket etmeye başlar. Çarpışmalardan kaçınılır çünkü çeşitli kütlelerdeki parçacıklar farklı yörüngeler izler.
Kanalın altına yerleştirilmiş bir mikroskop kullanarak, imi ve ortakları, spiralleşen nanoparçacıklar tarafından dağılan ışığı tespit ederek tek tek parçacıkların hareketlerini izlediler. Daha sonra, bu yörüngelerin şekillerinden ilişkili nanoparçacıkların hızlarını hesaplayabildiler. Bu bilgiyi kullanarak sıvıdaki parçacıkların boyutlarını anında belirleyebildiler.
Bilim adamları, 200 ila 900 nm arasında değişen boyutlarda polistiren nanopartiküller kullanarak aparatı değerlendirdi. Bu boyutlar, dinamik ışık saçılımının yeteneklerinin ötesindedir.
Grup, OF2i’nin şekilleri ve kimyasal bileşimleri gibi ek nanoparçacık özelliklerini ölçmek için değiştirilebileceğini tahmin ediyor.
Araştırmacılar tarafından yapılacak gelecekteki çalışmalar, OF2i’nin şu anda hala bir tartışma konusu olan polistiren dışındaki malzemeler için çalışıp çalışmayacağını test etmeye odaklanacak. Bununla birlikte, Simi ve meslektaşlarının yöntemi ek nanomalzemeler için çalışmaya devam ederse, çeşitli uygulamalarda yeni gelişmelere kapı açan nanomalzemeleri işlemek için çok yönlü bir tezgah sunacağını umuyorlar.
Kaynak: PhysicsWorld
