|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
TEKNOLOJİ TARİHİ, TEKNOLOJİ, ÇEVREMİZDEKİ NESNELER
Yüzey plazmon mikroskobu. Buluş ve üretim tarihi
Rehber / Teknolojinin, teknolojinin, çevremizdeki nesnelerin tarihi Tipik olarak angstrom kalınlığındaki nesneler görünür ışık kullanılarak gözlemlenemez. Ancak bunu yapmanıza izin veren bir mikroskop var. Bir mikroskobun çözme gücünün sınırı, ışığın kırınımı olgusu tarafından belirlenir. Kırınım, dalgaların engellerin etrafında bükülmesidir. Daha geniş anlamda, dalgaların yayılmasında geometrik optik yasalarından herhangi bir sapma. Mikroskop durumunda, kırınım, onları mikroskopta bir değil iki olarak görebileceğimiz iki ışıklı nokta arasındaki minimum mesafeyi belirler. Bazı hesaplamalardan sonra, iki ışıklı noktanın yerleştirilebileceği minimum mesafenin, yaydıkları ışığın dalga boyunun yarısı kadar olacağı ortaya çıktı. Bu nedenle, 630 nm dalga boyundaki radyasyon için, boyutu 315 nm'den büyük olmayan nesnelerin çözümlenmesine güvenilebilir. Ancak kırınım olgusuna farklı bir açıdan bakılabilir. Işığın bir foton akışı, kuantum parçacıkları olduğu bilinmektedir. Kırınım sınırını çok aşan çözünürlüğün nasıl elde edileceğini anlamamıza yardımcı olacak şey kuantum mekaniğidir. Gerçek şu ki, belirsizlik ilişkisi iki vektörü, bir parçacığın momentumunu ve yarıçap vektörünü birbirine bağlıyor. S.I.'nin yazdığı gibi Soros Eğitim Dergisi'nde Valyansky: "Şimdi momentumun tanımındaki belirsizliği sorarsak, o zaman artık azaltamayacağımız bir kuantum nesnesinin koordinatlarının tanımındaki belirsizliği vermiş oluruz. Bu bize belirli bir hacim verir." Koordinat uzayında. Bilinen hacmin bir küpü olsun. Ama kimse hacmini değiştirmeden ve genel belirsizlik ilişkisini ihlal etmeden onu deforme etmemizi yasaklamaz. Ve bu küpü ince bir gözleme şeklinde deforme ederiz. geniş alan, ancak küçük bir kalınlık. Kuantum bu gözleme düzlemine paralel bir yönde hareket ederse, gözleme düzlemindeki lokalizasyonunun büyük belirsizliği nedeniyle, momentumun bu düzleme izdüşümünde oldukça büyük bir kesinlik elde etmek mümkündür. Aynı zamanda, kuantumun bu düzleme dik yönde oldukça yüksek bir lokalizasyonunu elde ederiz, ancak momentumun bu yönde izdüşümünde büyük bir belirsizlik vardır. Dolayısıyla gözleme düzlemine paralel bir düzlemde bir kuantumun hareket yönünü belirlemenin doğruluğu, bu gözlemenin kalınlığıyla doğrudan ilişkilidir. Başka bir deyişle, hacmimizi açtığımız gözleme ne kadar ince olursa, gözleme düzlemindeki kuantumun hareket yönünü o kadar doğru ölçebiliriz. Böylece yarıçap vektörünün izdüşümlerinden birini ve momentumun izdüşümlerinden birini doğru bir şekilde belirleyebileceğimiz ortaya çıktı. Yalnızca bu projeksiyonlar karşılıklı olarak diktir." Peki teori pratiğe nasıl dönüştürülebilir? Aslında, ince bir katmanda lokalize olan büyük kuantum akışlarıyla çalışmak için, bunların bu ince katmanda oldukça iyi yayılmaları gerekir, çünkü lokalizasyon bölgesini hareketlerine dik yönde nanometre boyutunda yapmak istiyoruz .
Plazmonların kurtarmaya geldiği yer burasıdır. Plazmonlar, iletken elektronların iyonlara göre salınımlarından kaynaklanan yarı parçacıklardır (kuanta). Metaller gibi katılar için bunlar, kristalin iyonik çekirdeğine göre iletim elektronlarının titreşimleridir. Onları gerçek kuantum parçacıklarından (elektronlar, protonlar, nötronlar vb.) ayırmak için bunlara yarı parçacıklar denir. Aralarındaki fark, bir metali, onu başlangıçta oluşturan atomların gazına dönüşecek şekilde ısıtırsanız, daha sonra orada plazmon olmayacak. Yalnızca bir bütün olarak metal olduğunda var olurlar.
Gelecekte, heyecan verici bir alanın yokluğunda yüzey yüklerinin salınımlarıyla ilişkili elektromanyetik alan kuantasıyla ilgileneceğiz. Geleneksel plazmonlara benzer şekilde, kuasipartiküller - yüzey plazmonları (SP'ler) - eklenir. Lokalizasyon bölgeleri, yüzey yüklerinin lokalize olduğu arayüzün yakınında bulunur. 1902'de Amerikalı gözlükçü Robert Wood, ızgara üzerinde kırılan ışık ışınının yoğunluğunda bir değişiklik keşfetti. Bu, optik aralıktaki yüzey plazmonlarının ilk deneysel gözlemiydi. Ancak bu ancak 1941'de İtalyan teorik fizikçi Ugo Fano'nun Wood'un anormalliklerini açıklamayı başarmasıyla anlaşıldı. Andreas Otto, Alman fizikçinin çalışmalarında geliştirdiği fikirleri optik aralıktaki elektromanyetik dalgalara ancak 1960'ların sonunda uyguladı. PP dalgalarını pürüzsüz yüzeylerde uyarmanın mümkün olduğu koşulları formüle etti ve bunların optik dalga boyu aralığında uyarılması için bir yöntem gösterdi. Böylece yüzey plazmonlarının optik aralıkta deneysel olarak incelenmesinin yolu açıldı. Otto'nun çalışmasından üç yıl sonra, 1971'de Erwin Kretschmann, yüzey plazmonlarının optik aralıkta uyarılması için başka bir plan önerdi. Kretschmann geometrisinde, yüzeyi üzerinde yüzey plazmonlarının uyarıldığı ince bir iletken film, doğrudan uyarıldıkları prizma üzerine biriktirilir. 1988'de Wolfgang Knohl ve Benno Rothenhäusler, mikroskopi için yüzey plazmonlarının kullanılmasını önerdiler. Bilinen parametrelerle özel olarak yapılmış bir ızgarayı incelemek için Kretschmann şemasını kullanarak yüzey plazmonlarının uyarıldığı bir mikroskobun çalışma modelini gösterdiler. Sonuçlar o kadar etkileyiciydi ki, bu yeni cihaz kısa sürede fizik, kimya, biyoloji ve teknolojide kullanılmaya başlandı. Birçok araştırmacı, tasarımının basitliği ve yüksek çözünürlüğü nedeniyle bu cihaza yöneldi.
Yüzey plazmon mikroskobunun tasarımı, Kretschmann yöntemini kullanarak yüzey plazmonlarının uyarılması şemasına dayanmaktadır. Sİ. Valyansky: "Dikdörtgen bir üçgen prizmanın hipotenüs yüzüne ince bir metal film uygulanır. Prizmanın yanından, rezonans eğrisinin yarı genişliğinden daha küçük bir büyüklük sırası ile monokromatik doğrusal polarize ışıkla aydınlatılır. belirli bir film için.Ayrıca, polarizasyon vektörü, ışığın geliş düzleminde yer alır - sözde P-polarize ışık.Filmden yansıyan ışık, sinyali bir bilgisayar tarafından işlenen bir fotomatrise çarpar.Hatırlıyoruz filmin düzlemindeki çözünürlüğün birkaç mikron olduğu, bu nedenle ışığın yolunda prizma ile fotomatriks arasına bir teleskop yerleştirilerek ışını genişleterek filmin mikron alanından gelen ışığın yakalanması sağlanır. fotomatrisin çeşitli unsurları. Bu, yüzey plazmon mikroskobunun basit şemalarından biridir, ancak tek şema olmaktan uzaktır. Belirli sorunları çözmek için uygun olan çok sayıda modifikasyonu vardır. Yüzey plazmon mikroskobu nasıl çalışır? Yüzey plazmonlarının rezonans uyarılma koşulları, yalnızca yüzeyinde uyarıldıkları metal filmin özelliklerine değil, aynı zamanda bu filmin sınırlandığı ortamın dielektrik özelliklerine de bağlıdır. Metal yüzey üzerindeki herhangi bir ince film, dış ortamın dielektrik özelliklerinde yerel bir değişiklik olarak temsil edilebilir. Ve bu, buradaki yüzey plazmonlarının rezonans uyarılmasının durumunu hemen etkiler. Başka bir deyişle, rezonans eğrisi, saf bir film için eğriye göre bu yerde büyük açılar bölgesine kayar. Bu, mikroskobumuzu saf metal bir film için yüzey plazmonlarının optimal uyarılmasına karşılık gelen bir açıya ayarlarsak, o zaman ölçülen nesnenin yerleştirileceği yerlerde yansıyan ışığın yoğunluğunun daha büyük olacağı ve daha büyük olacağı anlamına gelir. bu parçanın kalınlığı." Mikroskop kalınlığa değil, ölçülen nesnenin dielektrik sabitine ve kalınlığına bağlı olan parametredeki değişikliklere yanıt verir. Tüm cihazın ana elemanı ince bir metal filmdir. Tüm cihazın çözünürlüğü, kalınlığının ve kalitesinin doğru seçimine bağlıdır. Yüzey plazmonlarının uyarılması herhangi bir spesifik geliş açısında değil, bir dizi açıda meydana gelir. Bir dizi açının bir dizi foton momentumuna karşılık geldiğini hatırlarsak, o zaman her şey netleşecektir. Bunun nedeni yüzey plazmonlarının ömrünün sınırlı olmasıdır. PP'nin yayılabileceği mesafe arttıkça mikroskobun çözünürlüğü daha iyi olacaktır. Yayılma hızı sabitse, daha kısa bir ömürde daha kısa bir mesafeye yayılacaktır. Ve metal filmin pürüzlülüğü üzerindeki emilim ve saçılma nedeniyle yol uzunluğunun yalnızca azalabileceği açıktır. Bununla birlikte, yüzey plazmonlarının ömründen yalnızca film yüzeyi değil, aynı zamanda yığın özelliklerinden de sorumludur. Bir metalin dielektrik sabitinin hem gerçek hem de sanal kısmı vardır. İkincisinin varlığı nedeniyle elektromanyetik enerji emilir ve buna bağlı olarak yüzey plazmonlarının ömrü azalır. Bu nedenle mikroskobun çözünürlüğünü arttırmak için minimum hayali dielektrik sabiti değerine sahip bir metal almak gerekir. Bu metal gümüştür. Ancak dezavantajı, gümüş filmin hızla bozulması ve yaklaşık bir hafta içinde oksitlenmesidir. Ancak gümüş filmin yüzeyini korumaya yönelik bir yöntem geliştirilerek bu zorluk aşıldı. Metal film ince ise, prizmanın yakın sınırı, yüzey plazmonlarının bozunması ve toplu radyasyona dönüşmesinin yüzey uyarımı olarak kalmasından daha uygun olmasına, yani ömrünün kısa olmasına yol açacaktır. . Aynı sebepten dolayı, yüzey plazmonlarının oluşumuna harcanan enerjinin oranı da küçük olacaktır. Açıkçası, eğer metal filmin kalınlığı çok büyükse, o zaman heyecan verici elektromanyetik dalganın enerjisinin neredeyse tamamı, yüzeyine ulaşmadan filmin hacmi tarafından emilecektir. Ve film bir ayna gibi çalışacak. Doğal olarak belirlenmesi gereken optimal bir kalınlık vardır. Bu etki, çeşitli geçiş katmanlarını ve ince filmleri incelemek için oldukça yaygın bir yöntem olarak kullanılmaktadır. Bu onun ana uygulama alanıdır. Mikroskop başlangıçta, monomoleküler yönelimli filmlerin, bir sıvının yüzeyinde oluştukları anda ve katı substratlara transferleri sırasında organizasyonunu gözlemlemek için tasarlandı. Diğer bir uygulama alanı ise biyolojik nesnelerin doğrudan gözlemlenmesi olan biyolojidir. Bu durumda önemli olan mikroskobun yüksek kalınlık çözünürlüğü değil, iç yapısı dielektrik sabitinde küçük değişiklikler olan elementler tarafından belirlenen nesnelerin yüksek çözünürlüğüdür. Tipik olarak biyologlar, nesnelerini gözlemlemek için bir kontrast sıvısı enjekte ederler ve daha sonra gözlemlenebilirler. Plazma mikroskobu, bu hilelere gerek kalmadan onları gözlemlemenizi sağlar. Böyle bir mikroskop kullanarak, örneğin sulu bir ortamda sitoplazma ile hücre duvarı arasındaki sınırı ayırt etmek mümkündür. PP rezonansına dayalı bir sensör olan bir mikroskop, kimyasal ve biyokimyasal reaksiyonların kinetiğini kaydetmek ve yüzeyde oluşan komplekslerin boyutunu kontrol etmek için kullanılabilir. Yazar: Musskiy S.A.
▪ Frizbi
Dokunma emülasyonu için suni deri
15.04.2024 Petgugu Global kedi kumu
15.04.2024 Bakımlı erkeklerin çekiciliği
14.04.2024
▪ Hidrojenin metale dönüştürülmesi ▪ Şehirler için hareketli kaldırımlar ▪ Kamera Arayüzü Geliştirme Kiti
▪ Sitenin Firmware bölümü. Makale seçimi ▪ makale Ama sadece ruhu güçlü olanlar dalgalarla oraya taşınabilir. Popüler ifade ▪ Borsalar nasıl ortaya çıktı? ayrıntılı cevap ▪ makale Yeni Zelanda ıspanağı. Efsaneler, yetiştirme, uygulama yöntemleri ▪ makale Masa lambası kısıcı. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri
www.diagram.com.ua |
İlginç makaleler öneriyoruz bölüm 
Diğer makalelere bakın bölüm 
En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:
Bu sayfanın tüm dilleri