روش جدید تصویربرداری برای بررسی نقاط داغ

مهر: محققان دریافتند که این میدان کاملاً در یک نقطه متمرکز بوده و بر خلاف دیگر میدان‌های مغناطیسی در فضا گسترش نمی‌یابد. این میدان روند نمایی داشته و پس از رسیدن به یک پیک، نزول بسیار سریعی دارد. به ‌دلیل خطای نوری، سطح فلزات زبر به ‌صورت نقطه‌ای بوده که این نقاط، نقاط داغ میکروسکوپی هستند. نور در این نقاط در محیطی به قطر چند 10 نانومتر محدود خواهد بود و پراش رامان (غیر الاستیک) نور تا دهها هزار برابر افزایش می‌یابد. 30 سال پیش برای اولین بار دیده شد که این نقاط داغ با اثرات زبری سطح روی پلاسمون‌ها (امواج الکترونیکی سطح) و دیگر مودهای الکترومغناطیسی محلی مرتبط هستند. با این حال در طول سه دهه گذشته اطلاعات ناچیزی درباره منشأ این نقاط داغ به‌ دست آمده‌است. برغم هزاران مقاله‌ای که درباره این مشکل چاپ شده و تئوری‌های متعددی که ارائه شده، این گروه تحقیقاتی برای اولین بار طبیعت میدان الکترومغناطیسی را درون چنین نقاط داغ نانومقیاسی مشخص کردند. این نقطه 15 نانومتری که محققان آن را بررسی کردند، به کوچکی یک مولکول پروتئین است. با این حال نقاط داغی وجود دارد که از یک مولکول کوچک‌تر است. از آنجا که اندازه این نقاط داغ فلزی بسیار کوچک‌تر از طول موج نور مرئی است باید از روش جدیدی برای مطالعه آن استفاده کرد. پژوهشگران با در نظر گرفتن این حقیقت که مولکول‌های رنگی فلورسانس می‌توانند در محل‌هایی با دقت یک نانومتر قرار بگیرند، روش BEAST را توسعه دادند. با اندازه‌گیری شدت نور فلورسانس مولکول‌های قرارگرفته روی نقاط داغ، می‌توان به‌طور مستقیم میدان الکترومغناطیس را درون نقطه داغ اندازه‌گیری کرد. در این روش از حرکت براونی تک‌مولکول‌های رنگی در یک محلول استفاده می‌شود تا اسکنی از درون هر نقطه‌ داغ ایجاد شود. هر چند توزیع گاوسیونی شکل رایجی در میدان الکترومغناطیس است؛ نتایج این پروژه نشان داد که میدان الکترومغناطیس درون نقاط داغ به‌صورت نمایی است. ساز و کارهای بنیادین متعددی برای نقاط داغ ارائه شده که محققان در حال بررسی آنها هستند. در شروع کار، محققان مقداری از نمونه را درون محلولی حاوی رنگ فلورسانس ریختند. از آنجا پخش مولکول‌های رنگ سریع‌تر از زمان لازم برای تصویربرداری است، رنگ فلورسانس زمینه یکنواختی ایجاد می‌کند. رنگ‌ها جذب نقاط داغ شده، منجر به یک نقطه‌ روشن در تصویر می‌شود که شدت روشن بودن آن نشان‌دهنده‌ قدرت میدان آن نقطه است. پس از این که مولکول رنگ، رنگ خود را از دست داد، نقطه‌ داغ آماده برای جذب بعدی خواهد بود. نتایج این تحقیق محققان در نشریه‌ Nature چاپ شده‌است.