تکمیل زنجیره پژوهش در حوزه علوم و فناوری کوانتومی با توسعه زیرساخت‌ها

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، این پروژه عظیم حاصل تلاش مشترک تیمی از پژوهشگران دانشگاه واترلو و موسسه محاسبات کوانتومی (ICC) است که نشان دهنده اهمیت روزافزون فناوری‌های پیشرفته و ضرورت همکاری‌های علمی گسترده است.

با در نظر گرفتن جایگاه حیاتی محاسبات کوانتومی در حوزه‌هایی نظیر تأمین امنیت اطلاعات پردازش و تحلیل کلان‌داده‌ها (داده کاوی) و انجام پیش‌بینی‌های علمی با دقتی بی سابقه ایجاد یک پلتفرم متن باز به ویژه در قلمرو محاسبات کوانتومی به ابزاری بسیار قدرتمند برای شتاب بخشیدن به روند نوآوری و توسعه فناوری‌های نوظهور تبدیل خواهد شد.

این گزارش به طور خاص به پروژه Open Quantum Design (OOD) می‌پردازد. این پروژه با هدف ایجاد نخستین رایانه کوانتومی متن باز با معماری پشته کامل (Full Stack Architecture) در حال شکل‌گیری است و با ایجاد همکاری‌های عمیق و گسترده میان دانشگاه‌ها و شرکت‌های پیشرو در صنعت فناوری به دنبال تسهیل دسترسی جامعه علمی و فناورانه به این فناوری پیشرفته و ترویج مشارکت‌های علمی سازنده است.

علاقه‌مندان می‌توانند برای مطالعه جزئیات بیش‌تر به متن این مقاله مراجعه کنند.

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، پژوهشگران در مقاله‌ای که به‌صورت «مقاله در دست انتشار» در مجله گزارش‌های علمی (Scientific Reports) منتشر شده است، سامانه‌ای قابل‌حمل با نام آکوافلوسنس (AquaFluoSense) معرفی کرده‌اند. این سامانه یک زیست‌حسگر نانو-نوری است که با استفاده از نقاط کوانتومی تلورید کادمیم و آپتامر‌های DNA اختصاصی، می‌تواند یون‌های سرب و آرسنیک را در نمونه‌های آب شناسایی کند.

روش‌های متداولی مانند طیف‌سنجی جذب اتمی یا AAS و طیف‌سنجی جرمی پلاسمای جفت‌شده القایی یا ICP-MS از حساسیت بالایی برخوردارند و در آزمایشگاه‌ها برای اندازه‌گیری فلزات سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال، هزینه بالای تجهیزات، زمان موردنیاز برای آماده‌سازی و تحلیل نمونه، نیاز به آزمایشگاه تخصصی و حضور نیروی آموزش‌دیده باعث می‌شود استفاده از این روش‌ها در بسیاری از موقعیت‌های میدانی دشوار باشد.

اینجاست که فناوری نانو می‌تواند بخشی از معادله را تغییر دهد. پژوهشگران برای ساخت حسگر جدید از نقاط کوانتومی (Quantum Dots) استفاده کرده‌اند؛ نانوساختار‌هایی که ویژگی‌های نوری آنها به اندازه ذرات وابسته است و می‌توانند پس از تحریک با نور، تابش فلورسانس ایجاد کنند. این ویژگی باعث می‌شود نقاط کوانتومی به مبدل‌های نوری بسیار مناسبی برای ساخت حسگر‌های کوچک و حساس تبدیل شوند.

در سامانه آکوافلوسنس، نقطه کوانتومی از جنس تلورید کادمیم یا CdTe است که با مولکول مرکاپتوپروپیونیک اسید پوشش داده شده است. پژوهشگران این نقاط کوانتومی را از طریق یک فرایند کنترل‌شده در محیط آبی سنتز کردند تا ذراتی با پایداری کلوئیدی مناسب و توزیع اندازه نسبتاً یکنواخت به دست آید. این نقاط کوانتومی نقش پروب‌های فلورسانس را ایفا می‌کنند و در اثر تحریک با نور فرابنفش، سیگنال نوری تولید می‌کنند.

اما بخش کلیدی فناوری در این مرحله وارد می‌شود. پژوهشگران روی سطح نقاط کوانتومی، آپتامر‌های DNA قرار داده‌اند. آپتامر‌ها رشته‌های مصنوعی DNA تک‌رشته‌ای هستند که می‌توانند برای شناسایی انتخابی یک مولکول یا یون خاص طراحی شوند. در این پژوهش، آپتامر‌هایی مورد استفاده قرار گرفتند که تمایل بالایی برای اتصال به یون‌های سرب و آرسنیک دارند.

اتصال این …