นักวิจัยในสเปนและฝรั่งเศสได้วัดการสั่นสะเทือนของแบคทีเรียแต่ละชนิดโดยเชื่อมต่อกับอุปกรณ์นาโนกลไกที่มีความถี่เรโซแนนซ์ใกล้เคียงกัน เทคนิค optomechanical spectrometry ใหม่นี้สามารถเสนอทางเลือกให้กับวิธีการตรวจหาและจำแนกแบคทีเรียและอนุภาคทางชีวภาพอื่น ๆ ในปัจจุบัน โปรตีน ไวรัส และแบคทีเรียล้วนสั่นสะเทือนที่ความถี่ในช่วงเทราเฮิร์ตซ์และกิกะเฮิร์ตซ์
การสั่นสะเทือนมีข้อมูลอันมีค่าเกี่ยวกับโครงสร้าง
และคุณสมบัติทางกล แต่ความพยายามที่จะศึกษาสิ่งเหล่านี้โดยใช้เทคนิคการกระเจิงแบบไม่ยืดหยุ่นด้วยแสงเป็นสิ่งที่ท้าทายอย่างยิ่ง เนื่องจากอนุภาคชีวภาพจะเปลี่ยนรูปร่างและทำให้เสียรูปเมื่อสั่นสะเทือน
วิธีการใหม่ที่พัฒนาโดยทีมที่นำโดยJavier TamayoและEduardo Gil-SantosจากInstituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CSIC) ในกรุงมาดริด เกี่ยวข้องกับการจับคู่การสั่นสะเทือนทางกลของแบคทีเรียกับเครื่องสะท้อนเสียงนาโนความถี่สูงพิเศษ (UHF) ทำจากไมโครดิสก์ GaAs การมีเพศสัมพันธ์จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อความถี่เรโซแนนซ์ของดิสก์และแบคทีเรียมีความคล้ายคลึงกัน Tamayo อธิบาย ในทางตรงกันข้าม การทดลองก่อนหน้านี้อาศัยอนุภาคชีวภาพที่สั่นสะเทือนได้เร็วกว่าเครื่องสะท้อนอนุภาคขนาดเล็กและนาโนหรือไมโครแคนไทล์ที่ใช้ในการวัดมวลและความแข็งของอนุภาค
ไปไกลกว่าการวัดมวลและความแข็งดิสก์ของทีมมาดริดรองรับการสั่นสะเทือนสองประเภท: โหมดการหายใจในแนวรัศมี (RBM) ซึ่งสอดคล้องกับการขยายตัวและการหดตัวของดิสก์ในแนวรัศมี เสียงสะท้อนภายในโครงสร้างของดิสก์ ในทั้งสองกรณี ดิสก์สั่นสะเทือนที่ความถี่ในช่วง GHz ซึ่งสามารถแซงหน้าโหมดการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำของอนุภาคชีวภาพได้
ในการทดลองของพวกเขา Tamayo และเพื่อนร่วมงาน
ได้ฝาก แบคทีเรีย S. epidermis ตัวเดียวไว้ บนไมโครดิสก์ออปโตเมคานิคัลโดยใช้เทคนิคการแตกตัวเป็นไอออนด้วยไฟฟ้า แบคทีเรียมีรูปร่างกลมและมีรัศมีประมาณ 400 นาโนเมตร นักวิจัยวัดความถี่ RBM พื้นฐานของดิสก์ก่อนและหลังการฝากแบคทีเรีย จากนั้นใช้กรอบทฤษฎีทั่วไปเพื่ออธิบายการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างแบคทีเรียกับดิสก์ กรอบการทำงานนี้ช่วยให้พวกเขาสามารถคำนวณความถี่เรโซแนนซ์ของโหมดการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำของแบคทีเรียตามการวัดความถี่ RBM ของดิสก์ “ก่อนและหลัง”
ความผันผวนทางกลไกจะติดตามว่าแบคทีเรียตอบสนองต่อยาปฏิชีวนะอย่างไรเพื่อตรวจสอบการมีเพศสัมพันธ์ทางกลระหว่างแบคทีเรียกับเครื่องสะท้อนเสียงนาโนของพวกมัน นักวิจัยต้องวัดความผันผวนเล็กๆ น้อยๆ ที่ ความถี่สูงพิเศษ การวัดดังกล่าวเป็นไปได้ด้วยการเชื่อมต่อออปโตเมคานิคัลที่แข็งแรงของดิสก์กับแบคทีเรียเท่านั้น แท้จริงแล้ว ข้อต่อมีความแข็งแรงมากจนอุปกรณ์เหล่านี้สามารถวัดการกระจัดของอะตอมได้ (10 -18ม.) ซึ่งเป็นค่าที่ใกล้เคียงกับความแม่นยำของอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ขนาดกิโลเมตรที่ใช้ในการวัดคลื่นโน้มถ่วง Tamayo กล่าว
งานนี้ดำเนินการภายใต้กรอบของโครงการEU FE VIRUSCANซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อใช้เครื่องสะท้อนเสียงออพโตเมคานิกส์เพื่อตรวจจับอนุภาคไวรัสตามพารามิเตอร์ทางกายภาพของพวกมัน แนวคิดคือการสร้าง “ห้องสมุด” ของคุณสมบัติทางกลและการสั่นสะเทือนของไวรัสและแบคทีเรียต่างๆ
สมาชิกของทีม Madrid ซึ่งรายงานงานของพวกเขา
ในNature Nanotechnologyกำลังวางแผนที่จะใช้เทคนิคของพวกเขาในการวัดโหมดการสั่นสะเทือนของไวรัส ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าแบคทีเรียมาก “งานในอนาคตนี้จะท้าทายมากขึ้น” Tamayo กล่าว
นักวิทยาศาสตร์ในสหรัฐอเมริกาและสหราชอาณาจักรเป็นคนแรกที่สังเกตอิเล็กตรอนจัดเรียงตำแหน่งใหม่ในโมเลกุลในช่วงแรกของปฏิกิริยาเคมีที่ขับเคลื่อนด้วยแสง พวกเขาทำได้โดยการยิงแสงเกินขีดและรังสีเอกซ์ไปที่โมเลกุลเพื่อสร้าง “ภาพยนตร์” ของการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน เทคนิคนี้จะช่วยให้เข้าใจกระบวนการทางเคมีมากขึ้น เช่น การทำพันธะและการแตกหัก วิธีการของพวกเขายังสามารถใช้เพื่อศึกษากระบวนการที่เร็วมากอื่น ๆ ในด้านฟิสิกส์ เคมี และชีววิทยา
มีปฏิกิริยาเคมีหลายอย่างที่เกิดจากแสง บางชนิด เช่น การสังเคราะห์แสงในพืชและการผลิตวิตามินดีในผิวหนังเป็นสิ่งที่พึงปรารถนา ในขณะที่บางชนิด เช่น การซีดจางของสีในแสงแดดไม่เป็นที่ต้องการ นักเคมีคาดการณ์มานานแล้วว่าขั้นตอนแรกของปฏิกิริยาที่ขับเคลื่อนด้วยแสงคือการจัดเรียงอิเล็กตรอนใหม่อย่างรวดเร็ว ในขณะที่นิวเคลียสของอะตอมจะเคลื่อนที่ช้ากว่ามาก
“เมื่ออิเล็กตรอนเปลี่ยนตำแหน่งแล้ว แรงที่กระทำต่อนิวเคลียสจะเปลี่ยนไป นำไปสู่การเคลื่อนที่ของอะตอมและกระบวนการทางกายภาพอื่นๆ เช่น พลังงานหรือการขนส่งประจุ” อดัม เคอร์แรนเดอร์จากมหาวิทยาลัยเอดินบะระอธิบาย ตอนนี้ Kirrander พร้อมด้วยเพื่อนร่วมงานที่เอดินบะระ มหาวิทยาลัยบราวน์ และห้องปฏิบัติการเร่งความเร็วแห่งชาติ SLAC ได้ใช้การกระเจิงด้วยรังสีเอกซ์เพื่อติดตามการจัดเรียงใหม่นี้แบบเรียลไทม์
การกระจายอิเล็กตรอน
การกระเจิงด้วยรังสีเอกซ์เป็นเทคนิคที่นิยมใช้ในการกำหนดตำแหน่งของอะตอมภายในผลึกและโมเลกุล แต่รังสีเอกซ์มีปฏิสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนของอะตอมเป็นส่วนใหญ่ แทนที่จะเป็นนิวเคลียสของอะตอม ดังนั้นการกระเจิงของรังสีเอกซ์จึงเผยให้เห็นการกระจายตัวของอิเล็กตรอนภายในวัสดุหรือโมเลกุล ความแตกต่างนี้มักไม่สำคัญสำหรับตัวอย่างที่สภาวะสมดุล แต่ในระหว่างปฏิกิริยาทางเคมี อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่เร็วจะเริ่มจัดเรียงตัวเองใหม่ได้ดีก่อนที่อะตอมที่เซื่องซึมและหนักกว่าจะเริ่มเคลื่อนที่ เป็นผลให้สามารถใช้พัลส์เอ็กซ์เรย์เกินขีดเพื่อสังเกตการเคลื่อนไหวทางอิเล็กทรอนิกส์นี้
Credit : hyperkinky.net imichaelkorsfactorys.com iskandarpropertytube.com italianpoetryreview.net jackpinebobcary.net
