يتتبع الفيزيائيون كتلة ودرجة حرارة جسيم نانوي مرفوع - عالم الفيزياء

طور الفيزيائيون في الصين تقنية للقياس المتزامن لكتلة ودرجة حرارة جسيم نانوي واحد. ستساعد هذه التقنية ، التي تتضمن رفع الجسيمات النانوية في مصيدة بصرية ، وتطبيق قوة إلكتروستاتيكية جيبية عليها وتحليل مسارها اللاحق ، العلماء على تحديد كيفية تغير خصائص الجسيمات النانوية استجابة للتغيرات في درجة الحرارة.

توجد الجسيمات النانوية في مجموعة واسعة من المنتجات ، بما في ذلك مستحضرات التجميل والدهانات والمنتجات الغذائية والمستحضرات الصيدلانية. لتحسين أدائها في هذه التطبيقات المتنوعة ، من الضروري توصيف خصائصها والتحكم فيها ، ولكن الأساليب الحالية للقيام بذلك لها قيود كبيرة.

كتلة الجسيمات النانوية ، على سبيل المثال ، تُقدَّر عادةً بناءً على بيانات الكثافة وتحليلات حجم الجسيمات. ومع ذلك ، فإن القيم التي تم الحصول عليها باستخدام هذا النهج ليست دقيقة للغاية ، ولا توفر الطريقة معلومات عن خصائص الجسيمات النانوية الفردية أو الاختلافات بينها.

في السنوات الأخيرة ، طور الباحثون العديد من التقنيات التي تهدف إلى تحسين هذه التقديرات. من بين هذه التقنيات ، تعد المخططات التي تعتمد على التحليق البصري من بين أكثر التقنيات الواعدة. في إعداد التحليق النموذجي ، يتم استخدام مجال بصري معاير كمرجع لاستنتاج كتلة الجسيم وصولاً إلى الفيمتوجرام (10^-18 كجم). ومع ذلك ، حتى هذه التقنية المحسنة لا تقدم أي معلومات حول كيفية اختلاف كتلة الجسيمات النانوية مع درجة الحرارة - وهي معلمة مهمة لأن كتلة معظم المواد تتغير مع زيادة درجة حرارتها.

مقياس مرجعي

الفيزيائيون في جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين لقد أظهروا الآن أنه يمكنهم تتبع الاختلافات في الكتلة ودرجة حرارة مركز الكتلة وخصائص أخرى لجسيم السيليكا بقطر 165 نانومتر باستخدام قوة دافعة معروفة للتيار المتردد كمقياس مرجعي. تعتمد تقنيتهم ​​على حقيقة أن شحنة الجسيم والمجال الكهربائي يتم معايرتهما في الموضع الذي يرفع فيه الجسيم في مصيدة جهد بصري. يسمح هذا النهج بتحديد الحجم الدقيق للقوة الكهربائية المؤثرة على الجسيم.

يوضح أحد أعضاء الفريق: "يتم الحصول على كتلة الجسيم بعد ذلك من خلال تحليل مسار الجسيم عند تعرضه لقوة المجال الكهربائي المعروفة" يو تشنغ. "يتم تحديد درجة حرارة الجسيم باستخدام الكتلة المحسوبة على هذا النحو ومقياس الحركة الحرارية. يخضع هذا المقياس لنظرية التقسيم المتساوي ، والتي في الميكانيكا الإحصائية الكلاسيكية تربط درجة حرارة النظام بطاقته الإجمالية ".

باستخدام هذه التقنية ، تمكن الباحثون من ملاحظة فقدان مفاجئ لكتلة الجسيمات النانوية عندما ينخفض ​​ضغط الهواء إلى ما دون نقطة معينة. لا يمكن تفسير هذه الظاهرة من خلال التأثير البسيط لامتصاص جزيئات الماء من أسطح الجسيمات النانوية ، وبالتالي لا يمكن ملاحظتها بواسطة أدوات تحليل الامتصاص التقليدية ، مثل مطياف الامتصاص الحراري.

تظهر الجسيمات النانوية التي ترفع بالضوء تفاعلات غير متبادلة

يخطط الباحثون الآن لإضافة ليزر تسخين لإعدادهم حتى يتمكنوا من التحكم في تسخين الجسيمات النانوية المرفوعة بدقة أكبر. يقول زينج: "سيمكننا هذا من تحليل الجسيمات الفردية بطريقة الوزن الحراري" عالم الفيزياء. "في الواقع ، أظهرت النتائج الأولية من دراستنا بالفعل أن الاختلافات في كتلة جسيم نانوي فردي مع درجة الحرارة تكشف عن معلومات دقيقة تفشل تحليلات قياس الوزن الحراري التقليدية في التقاطها."

الدراسة الحالية مفصلة في الفيزياء الصينية ب.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون السيارات / المركبات الكهربائية ، كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• BlockOffsets. تحديث ملكية الأوفست البيئية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/physicists-track-the-mass-and-temperature-of-a-levitated-nanoparticle/