ابداع کاوشگرهای میکروسکوپی با کمک فناوری چاپ سه‌بعدی

پژوهشگران "دانشگاه نیویورک ابوظبی" در پژوهش جدیدی، گروهی از کاوشگرهای میکروسکوپی را با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی ابداع کرده‌اند که می‌توانند به بررسی در مقیاس میکرو و نانو بپردازند.

کد خبر: ۴۸۳۲۹۴

تاریخ: ۰۷ مرداد ۱۴۰۱ - ۰۹:۲۵

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از نیوز فاوندد، گروهی از پژوهشگران "آزمایشگاه میکروسیالات و میکرودستگاه‌های پیشرفته"(AMMLab) در دانشگاه نیویورک ابوظبی (NYU Abu Dhabi)، نوع جدیدی از کاوشگرهای موسوم به "میکروسکوپ نیروی اتمی"(AFM) را در شکل سه‌بعدی توسعه داده‌اند و آنها را "3DTIP" می‌نامند. فناوری میکروسکوپ نیروی اتمی به دانشمندان امکان می‌دهد تا نمونه‌هایی در مقیاس میکرو و نانو را با دقت بی‌سابقه‌ای مشاهده، اندازه‌گیری و تنظیم کنند. کاوشگرهای جدید 3DTIP که با استفاده از یک فرآیند چاپ سه‌بعدی تک‌مرحله‌ای تولید می‌شوند، می‌توانند برای کاربردهای متنوع‌تری نسبت به کاوشگرهای استاندارد و محدودتر مبتنی بر سیلیکون که در حال حاضر پیشرفته‌ترین نمونه در نوع خود در نظر گرفته می‌شوند، مورد استفاده قرار بگیرند.

میکروسکوپ نیروی اتمی، روشی برای بررسی نمونه‌ها با اسکن یک کاوشگر فیزیکی در سراسر سطوح است که وضوح قابل توجهی تا ۱۰۰۰ برابر بیشتر از میکروسکوپ نوری ایجاد می‌کند. میکروسکوپ نیروی اتمی، یک روش اساسی در بسیاری از رشته‌ها از جمله علوم زیست‌پزشکی است که کاربردهای مختلفی دارد؛ از شناسایی باکتری‌های زنده و سلول‌های پستانداران گرفته تا تجزیه و تحلیل مولکول‌های DNA، بررسی پروتئین‌ها در لحظه و تصویربرداری از مولکول‌ها با وضوح اتمی.

کاوشگر میکروسکوپ نیروی اتمی، سطوح نمونه را از طریق نیروهای جاذبه و دافعه حس می‌کند. این کار مشابه همان روشی است که ما از نوک انگشتان خود استفاده می‌کنیم، اما قدرت تفکیک آن در سطح اتمی است. کاوشگرهای میکروسکوپ نیروی اتمی تجاری از سیلیکون تشکیل شده‌اند و با استفاده از فرآیندهای معمولی تولید نیمه‌رسانا ساخته می‌شوند که محدود به طراحی‌های دو بعدی و مراحل تولید طولانی هستند. این کاوشگرها، سفت و شکننده هستند و فقط در شکل‌های خاصی تولید می‌شوند. آنها برای کاوش در مواد نرم مانند سلول‌های پستانداران، ایده‌آل نیستند.

پژوهشگران دانشگاه نیویورک ابوظبی، فناوری انحصاری خود را برای تولید نسل بعدی کاوشگرهای میکروسکوپ نیروی اتمی مبتنی بر چاپ سه‌بعدی پلیمریزاسیون دو فوتونی ارائه کرده‌اند. کاوشگرهای به دست‌آمده، نرم‌تر از همتایان مبتنی بر سیلیکون خود هستند و همین ویژگی، آنها را برای کار کردن با سلول‌ها، پروتئین‌ها و مولکول‌های DNA مناسب‌تر می‌کند. نکته مهم این است که خواص کاوشگرها، امکان دستیابی به اسکن‌هایی را فراهم می‌کند که بیش از ۱۰۰ برابر سریع‌تر از اسکن کاوشگرهای سیلیکونی معمولی با ابعاد مشابه صورت می‌گیرند. بنابراین، کاوشگرهای جدید ممکن است راه را برای به دست آوردن ویدئوهایی هموار کنند که فعالیت‌های زیستی پروتئین‌ها، DNA و حتی مولکول‌های کوچکتر را در لحظه ثبت می‌کنند.

"محمد قسایمه"(Mohammad Qasaimeh)، دانشیار مهندسی مکانیک و مهندسی زیستی دانشگاه نیویورک ابوظبی و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: ما یک فناوری جدید برای ابداع نسل بعدی کاوشگرهای میکروسکوپ نیروی اتمی ارائه داده‌ایم که از مواد، طراحی‌ها و فرآیندهای تولید جدید و بهبودیافته استفاده می‌کند. توانایی تولید کاوشگرهای میکروسکوپ نیروی اتمی سفارشی‌سازی‌شده با طرح‌های نوآورانه سه‌بعدی طی یک مرحله، فرصت‌های بی‌پایانی را برای تحقیقات بینارشته‌ای فراهم می‌کند.

پژوهشگران امیدوارند که قابلیت‌های چندمنظوره کاوشگرهای جدید بتواند کاوشگرهای نسل بعدی را به برنامه‌های معمولی و پیشرفته وارد کند و امکان تصویربرداری با سرعت بالا و اندازه‌گیری نیروی بیولوژیکی را گسترش دهد.

این پژوهش در مجله "Advanced Science" به چاپ رسید.