2014 වර්ෂයේ රසායන විද්‍යාව පිළිබඳ නොබෙල් ත්‍යගය ප්‍රතිදීප්ත අන්වීක්ෂයට

1873 දී අර්නස්ට් ඒබ් විසින් ආලෝක අන්වීක්ෂයේ බලය වැඩිකිරීමට බාධාවන සීමාවන් ඇති බව සොයාගන්නා ලදී. සරලව ඔහු සොයාගත් දෙය නම් ආලෝකයට කුඩා වස්තූන්ගේ නැම්මක් ඇතිකල නොහැකි බවයි. ඔහුගේ ගණනය කිරීම් අනුව ප්‍රකාශ ආලෝකයේ තරංග ආයාමය මගින් ආලෝක අන්වීක්ෂයට ලබාදිය හැකි උපරිම විභේදන බලය මයික්‍රොමීටර් 0.2 ක් වේ. මෙය තරංග ආයාමයෙන් අඩක් පමණ වේ. ශතවර්ෂයකට අදිකව මෙම අවම සීමාව මගින් තනි අණුවක් වැනි නැනෝ පරිමාණයේ ව්‍යුහයන් සෘජුව නිරීක්ෂණය කිරීමේ හැකියාව  අවහිර කරන ලදී.

සම්මාන ලාභීන් විසින් මෙම ඒබ් ගේ සීමාවන් බිඳහෙලන ලදී. මූලික අදහස නම් නැනෝ පරිමාණයේ අංශු වලට ආලෝකයේ නැමීමක් ඇති කල නොහැකි නම්, ඒවා ඔවුන් විසින්ම ආලෝකය නිදහස් කරන ලෙස සකස් කිරීමයි. එය පිට්ටනියක ඇති කුඩා වස්තුවක් විශාල ආලෝකයක් එල්ල කිරීමෙන් දැකගත නොහැකි නමුත් අවට අඳුරු අවස්ථාවක කුඩා ආලෝකයක් ඒ මත රැඳවීමෙන් එය දර්ශණය වීම වැනිය. මෙය දැනට නැනෝඅන්වීක්ෂණය ලෙස හඳුන්වන නව ක්‍රමවේද දෙකක් සංවර්ධනය කිරීමට මග පාදන ලදී.   

STED අන්වීක්ෂය

 

පළමු ක්‍රමවේදය උත්තේජිත විමෝචන හායන අන්වීක්ෂණය STimulated Emission Depletion (STED) නම් වේ. මෙය වර්ෂ 2000 දී ස්ටෙෆාන් හෙල් විසින් සොයාගන්නා ලදී. මෙම ක්‍රමයේ මූලධර්මය නම් ලේසර් කදම්භයක් මගින් අංශු උත්තේජනය කර විවර්තන සීමා මගහැරීමයි. මෙහිදී අනු දීප්තිමත් කිරීමක් සිදු නොවේ.

හෙල්ගේ තාක්‍ෂණයේදී ප්‍රතිදීප්ත අණු යොදාගනී. මෙහිදී ප්‍රතිදේහ වැනි ව්‍යුහවලට විශේෂිත සංයෝග බන්ධනය කරනු ලැබේ. උදා. වර්ණදේහ දාම. මේවාට ආලෝක කඳම්භයක් ගැටුනු විට එය දීප්තිමත්වී පරාවර්ථනය කරනු ඇත. සාමාන්‍යයෙන් මින් ඇතිවන ප්‍රතිබිම්භය දිලිසෙන ලෝම ගුලියක් ලෙසින් දිස්වේ. නමුත් STED අන්වීක්ෂය මෙම ගැටළුව ලේසර් කඳම්භ දෙකක් යොදාගෙන විසඳා ඇත. එක් කඳම්භයක් මගින් අනු දීප්තිමත් කරවන අතර අනෙක මගින් අවශ්‍ය අණුව පමණක් ඉතිරිව අනෙක් අණු දර්ශනයෙන් ඉවත් කරනු ලැබේ.  


පළමු ලේසර් කදම්භය නිදර්ශකය මතින් ගමන් කිරීමෙන් එහි අංශු දීප්තිමත් වේ. ඉන් මදක් පසුපසින් දෙවන ලේසර් කඳම්භය ගමන් කරයි. විශාල අංශු මගින් මෙහි දෙවන ලේසර්  කඳම්භය අවශෝෂණය කර එහි ශක්තිය විසර්ජනනය කරගනී. එමගින් ඒවායේ දීප්තිය නැතිව යයි. මේ සඳහා දෙවන කඳම්භය සුසර කර ඇත. නැනෝ පරිමාණයේ අංශු ඉතා කුඩා බැවින් දෙවන ලේසර් කඳම්භයේ බලපෑමක් නොමැතිවන අතර දිගටම ආලෝකය පිට කරයි. මෙහි ප්‍රතිඵලය අතිශය විස්තරාත්මක ප්‍රතිබිම්භයක් ලැබීමයි.   

Single Molecule Microscopy ඒක අණුක අන්වීක්ෂණය

 දෙවන ක්‍රමය ඒක අනුක අන්වීක්ෂණය (Single-Molecule Microscopy) නම් වේ. මෙය එරික් බෙට්සිග් සහ විලියම් මෝඅ‘නර් විසින් විසින් එකිනෙකාගෙන් ස්වාධීනව සංවර්ධනය කරන ලද ක්‍රමවේදයකි. 2006 දී බෙට්සිග් විසින් මෙය මුල් වරට භාවිතා කරන ලදී. මෙය දීප්තිමත් තනි අනුවක් දෘෂ්‍යමාණ කිරීම මත පදනම් වන අතර, එය භාවිතයෙන් වඩාත් විස්තරාත්මක ප්‍රතිභිම්බයක් නිර්මාණය කරනු ඇත.  


1989 දී ඩබ්.ඊ. මෝඅ‘නර් විසින් තනි අංශුවක් මගින් සිදුකරණ ආලෝක අවශෝෂණය පිළිබද මණින ලදී. 1997 දක්වා මෙය සිදුකරන ලද අතර, සැන් ඩියාගෝ හි කැලිෆෝනියා සරසවියේදී මෝඅ‘නර් සහ රොජර් ටයිසන් විසින් කොළ ප්‍රතිදීප්ත ප්‍රෝටීන් (green fluorescent proteins (GFP)) පිළිබඳ අධ්‍යයනය කරන ලදී. එහිදී GFP හි ප්‍රතිදීප්තතාවය  විටින් විට නවතා දැමීමට විවිධ තරංගආයාම සහිත ආලෝකයට හැකි බව මෝඅ‘නර් විසින් සොයාගන්නා ලදී. නැනෝමීටර් 488 ක තරංගආයාමයක් සහිත ආලෝකයේදී GFP අණු විනාශ වන අතර නැවත දීප්තිමත්වීමක් සිදු නොවේ. නමුත් එයට නැවත නැනෝමීටර් 405 තරංගආයාමය සහිත ආලෝකය පතිත කිරීමෙන්  ප්‍රෝටීනය නැවත පණ ලබා දිප්තිමත් වීමට පටන් ගනී.

මෙම මූලික අදහස ප්‍රයෝජනයට ගෙන නව අන්වීක්ෂණ තාකෂයක් සොයාගන්නා ලදී. මෙහිදී නිදර්ශකයේ විවිධ අණුක ව්‍යුහයන් සඳහා විවිධ ප්‍රතිදීප්ත අණු සම්බන්ධ කරන ලදී. නමුත් මෙහිදී සැමවිටම මයික්‍රොමීටර් 0.2 ක වත් පරතරයක් තබාගනු ලැබේ. සැම අණුවක්ම විවිධ අවස්ථාවල උත්තේජනය කර දීප්තිමත් කරනු ලැබේ. සෑම ප්‍රතිදීප්ත අණුවක්ම දිප්තිමත් කරවීමෙන් හා නිවා දැමීමෙන් එකිනෙකට වෙනස් ප්‍රතිබිම්භ ශ්‍රේණියක් ලබාගත හැකිවේ. මෙම ප්‍රතිබිම්භ තනිතනිව පරිලෝකනය කර ස්ථර ඒකාබද්ධ කිරීමෙන් ඉහළ විභේදනයක් සහිත තනි සංකීර්ණ රූපයක් ලබාගනී.  

මූලාශ්‍රය

The Nobel Foundation

http://www.gizmag.com/nobel-nanomicroscopy/34182/

Posted in: උපකරණஉபகரணங்கள்