Çok küçük olanları tespit edebilen nanoantenlerin özellikleri ve kullanımı nasıldır? Nanoanten nedir, ne işe yarar, teknolojisi hakkında bilgi.
Tek bir parçacığı veya atomu algılamanın kaç yolunu düşünebilirsiniz? Bunu yapabilecek bir araç ne işe yarar? Nanoantenler yapabilir! Nasıl ve neye sahip olabileceğini öğrenmek için okumaya devam edin.
Antenler Hakkında
Anten, elektromanyetik dalgaları yaymak, almak ve / veya iletmek için kullanılan ve içlerinde gömülü bilgilere sahip olabilen bir cihazdır. Çoğu insan antenleri düşündüklerinde aklına radyo dalgaları gelir. Radyo dalgaları sadece bir tür elektromanyetik dalgadır. Örneğin, bir ses dalgası, bir vericiye (anten) gönderilen bir elektronik sinyale çevrilebilir. Anten, orijinal gömülü ses bilgisini çevresindeki atmosfer / boşluk boyunca taşıyan bir elektromanyetik dalga yaratır. Farklı bir konumdaki bir anten, elektromanyetik dalgayı alır, onu devreye (radyonuz) göndererek onu daha sonra bir elektronik sinyale ve ardından bir ses dalgasına çevirir.
Radyo dalgaları, kablosuz iletimler için kullanılır (örneğin, cep telefonu kulelerinden cep telefonuna ve kablosuz internet bağlantılarına). Radyo dalgası, hızlandırılmış bir yük tarafından yaratılır. Bu, elektriksel olarak iletken antendeki (bir verici veya alıcı) elektronları anten boyunca ileri geri hareket etmeye zorlayan alternatif bir akım devresi kullanılarak yapılabilir. İleri geri hareket ettikçe hızlanır ve yavaşlar ve bir elektromanyetik dalga oluştururlar. Salınım biçimleri gömülü bilgiyi taşır. Örneğin sinyal, dalganın frekansını ayarlayarak veya modüle ederek üzerinde bilgi taşıyabilir. Bunu yapmak için, salınımların saniyede kaç kez meydana geldiği değiştirilir. Bu, frekans modülasyonlu dalga veya FM olarak bilinir. Bir dalga üzerine bilgi yerleştirmenin başka bir yolu, dalganın genliğini modüle etmektir. Bunu yapmak için, salınımın ne kadar ileri geri gideceği ayarlanır. Buna genlik modülasyonu veya AM denir.
Bir antenin önemli gereksinimlerinden biri, antenin uzunluğunun iletmeye veya almaya çalıştığı elektromanyetik dalganın dalga boyuyla ilişkili olmasıdır.
Nanoantenler
Altın nanoantenanın üzerinde paladyum nanopartikül
Nano, milyarda biri demektir. Nano anten, çok çok küçük bir antendir ve gömülü ses dalgalarımızı bir yerden başka bir yere taşımak için kullanılmaz. Atomik ölçekte neler olup bittiğini anlamak için kullanılır. Yukarıda, Lawrence Berkley Ulusal Laboratuvarı’ndaki Paul Alivisatos grubu tarafından Almanya’daki Stuttgart Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından oluşturulan altın nanoantenanın bir görüntüsü gösterilmektedir. Altın nanoantanın üzerinde bir paladyum nanopartikül bulunur. Araştırmalarının amacı, atom ölçeğindeki etkileşimleri ölçmenin bir yolunu bulmak ve böylece son derece hassas bir gaz sensörü – tek bir parçacığı algılayabilen bir sensör – oluşturulabilir. Paladyumun optik özellikleri, hidrojen atomları yakında olduğunda değişir ve bu tespit edilebilir olmalıdır, ancak etki o kadar küçüktür ki ölçmek zordur. Hidrojen gazının varlığını daha yaygın kullanılan tekniklerle ölçmek tehlikeli olabilir çünkü hidrojen çok patlayıcıdır.
Hidrojen, paladyuma absorbe edilebilir. Hidrojen atomları kendilerini paladyum atomları arasında oldukça kolay bir şekilde konumlandırır. Hidrojen atomları bu şekilde paladyum atomları arasına oturduğunda, maddeye paladyum hidrit denir. Hidrojen atomları ayrıca paladyumu kolaylıkla terk edebilir. Hidrojen paladyum yapısına her girdiğinde veya bu yapıdan çıktığında, paladyum nanopartikülünün elektromanyetik dalgalarla etkileşime girmesinde bir değişiklik meydana gelir.
Bir paladyumdan saçılan ışık yoğunluğu
Araştırmacılar, görünür bölgeye gelen bir elektromanyetik dalganın paladyum nanopartikülünden nasıl saçıldığını ölçtüler. Hidrojen atomları her emildiğinde veya paladyumdan salındığında, ışık farklı bir şekilde dağıldı, ancak ölçümler, yukarıdaki resimde gösterildiği gibi o kadar açık değildi. Araştırmacılar, ölçümlerini iyileştirmek için sinyali geliştirmeye çalıştı. Yakına, elektromanyetik dalgalarla rezonans yapması için doğru boyutlarda bir altın anten getirildi. Antenin keskin ucu, yayılmış elektromanyetik dalgalardan güçlü bir şekilde etkilenerek antenin aşağısına doğru hareket eden altın anten ucundaki elektronların salınmasına neden olur. Tespit edilen sinyal artırılır, yukarıda gösterildiği gibi çok netleşir ve bu, herhangi bir araştırmacının kulağına müziktir.
