Yanma zamanı yanma kimi son dərəcə sürətli proseslər zamanı molekulyar səviyyədə nə baş verdiyini necə dəqiq bilə bilərik? Bir göz qırpımından da az vaxt ərzində bir kimyəvi birləşmə, sonra isə başqa bir kimyəvi birləşmə yalnız dağılmaq və daha çoxuna yol vermək üçün alovda mövcuddur. Hansı molekulların mövcud olduğunu anlamaq elm adamlarına baş verən kimyəvi proseslərin daxili işini başa düşmək üçün bir yol verir.

Lakin molekulların ölçülərini ölçmək üçün ənənəvi olaraq istifadə edilən üsullar belə sürətli, keçici prosesləri ələ keçirmək üçün mübarizə aparır. Adi optik mikroskopiya nəinki sürəti aşağı düşür, həm də ölçüləri adətən bir neçə nanometrdən və ya metrin milyardda birindən böyük olmayan molekulları məkan olaraq həll edə bilmir.

İndi Tibb Mühəndisliyi və Elektrik Mühəndisliyi üzrə Bren Professoru Lihong Wang-ın başçılıq etdiyi Caltech komandası, yalnız yanma tədqiqatlarında deyil, həm də dərman dizaynı və nanopartikulyarların formalaşması kimi sahələrdə potensial tətbiqləri ilə dinamik hadisələr haqqında anlayışlar təqdim edən Sıxılmış Ultra Sürətli Planar Polarizasiya Anizotropiya Görüntüsü (CUP2AI) adlı yeni alət hazırlayıb.

Bu yaxınlarda Nature Communications jurnalında nəşr olunan bir məqalədə Wang və onun həmkarları CUP2AI texnikasını təqdim edir və onun alovda və suda, biotibbi tətbiqlərdə istifadə olunan adi flüoresan kimyəvi maddədə kanserogen kimyəvi maddələrin təsvirində uğurlu istifadəsini təsvir edir.

“Hadisə sürətli olduqda, siz bütün hadisəni dinamik şəkildə görmək istəyirsiniz” dedi, eyni zamanda Andrew və Peggy Cherng Tibb Mühəndisliyi Rəhbərliyi sədri və Caltech-də tibb mühəndisliyi üzrə icraçı direktor olan Wang. “Siz həm məkanda, həm də zamanda fiziki prosesi başa düşmək istəyirsiniz və bu, bizim yeni işıq sürəti görüntüləmə texnikamızın imkan verdiyi şeydir.”

Yanma alovlarını nümunə götürün, Lihong Wang qrupundan keçmiş doktorantura alimi Peng Wang, Caltech, JPL və Codhpurdakı Hindistan Texnologiya İnstitutundan Yogeshwar Nath Mishra və Almaniyanın Fridrix-Alexander-Nmberq Universitetindən Florian J. Bauer ilə birlikdə yeni məqalənin aparıcı müəllifi deyir.

Nə baş verdiyini tam başa düşmək üçün alimlər müxtəlif yanacaqlardan istifadə edərək alovları tədqiq etməlidirlər, yəni kimyəvi reaksiyalar fərqli şəkildə baş verəcək. Sonra nəzərə alınmalı dəyişdirilmiş şərtlər var və hər bir halda dəyişdirilmiş kimyəvi reaksiyalar molekulların unikal alt dəstini istehsal edəcək.

“Əgər biz molekulun ölçüsünü tədqiq edə bilsək, bu reaksiyaların müxtəlif şərtlərdə müxtəlif yanacaqlar üçün necə baş verdiyini anlaya bilərik. Yanma avtomobillərdə, təyyarələrdə və hətta raketlərdə istifadə edildiyi üçün bu kimyəvi reaksiyaları başa düşməliyik . O zaman biz daha səmərəli yanma mühərrikləri yarada bilərik. Yanma nəticəsində yaranan çirkləndiricilərin azaldılmasına da potensial olaraq kömək edə bilərik.”

https://www.youtube.com/embed/PW4AuFY6y-8?color=whiteCaltech-in Sıxılmış Ultrafast Planar Polarization Anizotropy Imaging (CUP2AI) adlanan yeni texnikası real vaxt rejimində, qeyri-invaziv, geniş sahəli flüoresan qütbləşmə ölçmələrinə imkan verir ki, bu da dinamik hadisələrə misli görünməmiş anlayışlar təqdim edir. Burada zərərli polisiklik aromatik karbohidrogenlərin (PAH) yandırılması ilə bağlı CUP2AI məlumatları göstərilir. Kredit: Caltech Optical Imaging Laboratory/Nature Communications

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1750224117&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-06-snap-science-molecular.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM3LjAuNzE1MS4xMDQiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTA0Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTA0Il0sWyJOb3QvQSlCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1750224117389&bpp=1&bdt=62&idt=94&shv=r20250616&mjsv=m202506110101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750223970%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750223970%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750223970%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=4530364481745&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2957&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31092113%2C31092885%2C31092960%2C95353386%2C95362655%2C42533294%2C95362801%2C95359266%2C95362806%2C95363072%2C31091638&oid=2&pvsid=8592405894352525&tmod=2074743607&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=2&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=249

Dünyanın ən sürətli kamerasının qoyduğu təməl üzərində qurulmuş yeni texnika

CUP2AI, Wang laboratoriyasındakı əvvəlki işlərə əsaslanır ki, bu da dünyanın ən sürətli kamerasının ixtirasına, eləcə də sıxılmış ultrafast fotoqrafiya (CUP) adlı texnikanın inkişafı vasitəsilə bir sıra ultra sürətli təsvir üsullarının yaradılması ilə nəticələndi.

Yeni texnika işığın qütbləşməsinə əsaslanır . Dalğa uzunluğu və intensivlik kimi, qütbləşmə də işığın əsas xüsusiyyətidir və işıq dalğasının elektrik komponentinin dalğanın ümumi hərəkət istiqaməti ilə bağlı yönləndirildiyi istiqaməti təmsil edir. Və məlum olur ki, flüoresan işığın qütbləşməsi onu yayan molekulun oriyentasiyası ilə bağlıdır.

Bunu başa düşmək üçün əvvəlcə molekulların daim hərəkət etdiyini nəzərə alın. Onların hərəkət etmə yollarından biri tərcümədir, yəni bir yerdən başqa yerə. İkinci üç oxun biri və ya daha çoxu ətrafında fırlanmanı əhatə edən fırlanmadır.

Peng Wang deyir: “Bu ikinci növ hərəkətin xüsusiyyətləri molekulun ölçüsü ilə müəyyən edilir”. “Təsəvvür etdiyiniz kimi, molekul nə qədər böyükdürsə, fırlanması bir o qədər çətindir.” Daha kiçik molekullar, əksinə, daha asan fırlanır və beləliklə, daha sürətli fırlana bilir.

Lazer şüası bir molekulla qarşılıqlı əlaqədə olduqda, molekuldakı elektronlar daha yüksək enerji vəziyyətinə həyəcanlanır. Daha aşağı enerji vəziyyətinə qayıtdıqda, onlar fotonlar yayaraq, müəyyən müddət ərzində çürüyən flüoresan emissiya yaradırlar.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Xətti qütbləşmiş lazerlə həyəcanlanan molekullar üçün bu flüoresans müəyyən dərəcədə qütbləşməyə malik olacaqdır. Lakin bu qütbləşmə saniyənin milyardda və ya trilyonda bir hissəsi ilə ölçülən zaman miqyasında sürətlə inkişaf edəcək və CUP2AI-in ölçdüyü budur.

Xüsusilə, CUP2AI iki fərqli qütbləşmə ölçmə aparır – biri lazer şüasının qütbləşmə istiqamətinə paralel , digəri isə bu istiqamətə perpendikulyar. Başlanğıcda, flüoresansiyanın əksəriyyəti paralel qütbləşmədən gəlir, lakin zaman keçdikcə fırlanma perpendikulyar istiqamətdə qütbləşmənin miqdarını artırır, fərqi və ya anizotropiyanı daha kiçik və kiçik edir. Bu anizotropiyanın nə qədər sürətlə dəyişməsi molekulyar ölçü ilə müəyyən edilir.

Peng Wang deyir: “Molekul nə qədər böyükdürsə, bu fərq bir o qədər yavaş çürüyəcək və bu, molekulun ölçüsünü anlamağa imkan verir”. O, əlavə edir ki, dinamik mühitlərdə molekulyar ölçüləri ölçmək üçün istifadə edilən digər üsullar yalnız bir nöqtədə ölçüsü müəyyən edə və ya bütün nümunəni orta hesabla ala bildi. “Bizimki, bir çəkilişdə flüoresansın 2D xəritəsini yaratmağa qadir olan ilk alətdir” deyir.

Lihong Wang əlavə edir ki, molekulyar ölçü ilə qütbləşmə anizotropiyasının çürüməsi arasındakı əlaqə ilkin olaraq məşhur elm adamları Albert Eynşteyn, Corc Stokes və Piter Debay tərəfindən əldə edilən tənliyə əsaslanır. “Beləliklə, biz klassik fizikanı müasir texnologiya ilə birləşdiririk və onu enerji ilə əlaqəli çox aktual bir problemə – yanma səmərəliliyinə tətbiq edirik” dedi. “Bu, mənim üçün həyəcanlıdır.”

Daha çox məlumat: Peng Wang və digərləri, ultrasürətli polarizasiya anizotropik görüntüləmə ilə flüoresan molekulların tək çəkilişli iki ölçülü nanoölçülü xəritəsi, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-60072-1

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

Kaliforniya Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir