پژوهشگران نانو ذرات جدیدی تولید کرده‌اند که با ویژگی‌های منحصربه‌فرد، می‌توانند کاربردهای زیادی در شاخه‌های مختلف از زیست پزشکی و فوتونیک تا درمان تورموها و تولید انرژی داشته باشند. نانو ذرات جدید، بسته به رنگ و اشکال هندسی‌شان، نور را جذب می‌کنند یا بازتاب می‌دهند. پژوهشگران این کشف را به لطف مجموعه لیزرهای ویژه‌ای در دانشگاه کمپلوتنسه مادرید انجام دادند. یافته‌های این گروه پژوهشی در نشریه‌ی Science منتشر شده است.

این پژوهش که با همکاری مؤسسه‌ی پژوهش‌های علوم‌ زیستی و نانو مواد زیستی CIC biomaGUNE و دانشگاه پلاسکسیا مادرید انجام شد، نه‌تنها نشان‌دهنده یک رکورد در کیفیت نوری است که در آن میلیاردها نانو ذره‌ی طلا همچون یک نسخه واحد عمل می‌کنند، بلکه یک روش جدید برای دستکاری و بهبود خواص نانو مواد با استفاده از لیزرها را به دنیای علم معرفی کرده است.

آندرس گوررو مارتینز، پژوهشگری از دانشکده علوم شیمی دانشگاه کمپلوتنسه مادرید، می‌گوید:

ما با بهره بردن از لیزرهای فوق سریع که بسیار سریع و قدرتمند هستند (میلیاردها پالس در ثانیه)، متوجه شدیم که یک رکورد جهانی در کیفیت نوری را ثبت کرده‌ایم که در آن تمام ذرات همچون نسخه‌هایی شبیه‌سازی شده عمل می‌کنند.

پژوهشگران با بررسی‌های خود به سرنخ‌های فیزیکی و شیمیایی مورد نیاز برای درک و کنترل چنین نانو موادی دست پیدا کردند که از لحاظ نوری، ذراتی با ویژگی‌های منحصربه‌فرد محسوب می‌شوند.

لوئیس لیز مارزان، مدیر علمی مؤسسه‌ی CIC biomaGUNE، می‌گوید:

طی ۱۵ سال گذشته تلاش بسیاری انجام داده‌ایم تا به نانوذراتی برسیم که دارای رنگ‌های یکسان و کارایی بالا باشند. در این پژوهش، تمرکز خود را روی استفاده از نانو ذات طلا گذاشتیم که در آن تغییرات در طول و عرض، منجر به تغییرات قابل‌ توجهی در رنگ نور نانو ذرات می‌شود.

کاربرد نانوذرات به توانایی آن‌ها در جذب و بازتاب نور یک رنگ خاص بستگی دارد. این اثرات پلاسمونیک منجر به خواص اپتیکی می‌شود که نمی‌توان با فلزات ابعاد بزرگ‌تر حتی در مقیاس میلی‌متر به دست آورد.

اکنون پژوهشگران با استفاده از این خواص منحصربه‌فرد می‌توانند از این نانوذرات در شاخه‌های بسیاری استفاده کنند که پیش از این امکان‌پذیر نبوده‌اند. در پزشکی، خاصیت بازتابی این نانو ذرات نه‌تنها می‌تواند برای تشخیص بیماری‌ها مورد استفاده قرار گیرد، بلکه خواص جذب نور نیز می‌تواند برای ایجاد گرما در درمان تومورها استفاده شود و عوارض جانبی درمان‌های فعلی را کاهش دهد.

نانو ذرات جدید، بسته به رنگ و اشکال هندسی‌شان، نور را جذب یا بازتاب می‌دهند

گیلرمو گونزالس روبیو، یکی از پژوهشگران این گروه پژوهشی، می‌گوید:

ذرات پلاسمونیک همچنین کاربردهایی در زمینه‌های فناوری اطلاعات، تولید انرژی یا کنترل آلودگی‌های زیست‌محیطی دارند.

نوآوری دیگر این پژوهش، استفاده از لیزر فوق سریع برای تغییر شکل هندسی و در نتیجه تغییر خواص نانو ذرات است. علاوه بر این، پژوهشگران به‌منظور درک ماهیت شیمیایی و فیزیکی فرایند شکل‌گیری نانو ذرات، از تکنیک‌های تشخیص ویژگی‌ها (طیف‌سنجی و میکروسکوپ الکترونی) و همچنین از مدل‌های نظری جدید و تکنیک‌های شبیه‌سازی رایانه‌ای بهره بردند.

اووییدیو رودریگز پینا، یکی از پژوهشگران این گروه پژوهشی، می‌گوید:

این پژوهش می‌تواند برای طراحی و ساخت نانو موادی با خواص و کاربردهای پیشرفته در زمینه‌های متنوع، روش‌های جدیدی پیش روی پژوهشگران بگذارد.