به گزارش سرویس علمی فرهنگی روزنامه همشهری اگر محققان بتوانند همین شبیه سازی رایانه ای را در محیط واقعی آزمایشگاهی هم انجام دهند، خوشه های نقره ای مغناطیسی که به این ترتیب به دست می آیند، تنوع گسترده ای در زیست پزشکی خواهند یافت. خوشه های اتمی و یونی، نوعی ماده بین حالت تک اتمی و توده را تشکیل می دهند.
از خوشه های فلزی به طور گسترده به عنوان بلور استفاده می شود، زیرا نسبت سطح به حجم بسیار بالایی دارند که این امر باعث تسریع واکنش های شیمیایی می شود. اخیرا پژوهشگران به دنبال بررسی امکان استفاده از خوشه های مغناطیسی در کاربردهای زیست پزشکی از قبیل جداسازی سلول های زیستی برچسب دار برای بهبود دارورسانی و نیز بهبود وضوح تصویر MRI هستند.
بررسی جدیدی که مانوئل پریرو و همکارانش در دانشگاه سانتیاگو انجام داده اند، شامل انجام محاسبات پیچیده کاربردی با استفاده از بسته های نرم افزاری رایانه ای ساده بود. محاسباتی که این محققان انجام دادند، شامل حل معادله شرودینگر مربوط به گروهی از اتم های خوشه و جست وجو برای یافتن خوشه هایی با پایین ترین انرژی و در نتیجه، بالاترین پایداری بود.
به این منظور پژوهشگران، نمونه های بسیار زیادی از شکل های هندسی شامل 2 تا22 اتم نقره را به روش آزمون و خطا مورد تحلیل قرار دادند. در مرحله بعد، از میان این خوشه ها، دانشمندان ساختارهایی با بالاترین ممان مغناطیسی را مورد توجه قرار دادند و دریافتند که بالاترین ممان مغناطیسی به دسته های13 اتمی نقره مربوط می شود.
به نظر این محققان، علت چنین پدیده ای، تقارن بسیار بالای بیست وجهی این خوشه هاست. این تقارن باعث می شود تا اربیتال های اتمی نقره از هم جدا شوند یا اینکه دارای انرژی برابر شوند که چنین حالتی باعث ایجاد خاصیت مغناطیسی در این ساختارها می شود.
ممان مغناطیسی هر اتم در خوشه هایی با کمتر از 13 اتم، کمتر خواهد بود، زیرا تقارن بیست وجهی آنها کامل نبوده و در هم ریخته است. پائین تربودن ممان مغناطیسی خوشه های کوچک تر هم به شکل متفاوت و ناپایدار آنها مربوط می شود.
به عقیده پژوهشگران، خوشه 13 اتمی نقره به دلیل آنکه اتم های انتهای این خوشه، الکترون ها را به اتم های میانی منتقل می کنند، مغناطش بالایی دارند، زیرا به این ترتیب اتم های میانی، پایداری بیشتری از لحاظ انرژی می یابند. این انتقال بار، مغناطش اتم های میانی را کاهش داده و در عوض، باعث افزایش مغناطش اتم های خارجی می شود.
علت این پدیده آن است که با انتقال الکترون، تعداد اربیتال هایی که به طور نیم پر (اربیتال های با اسپین جفت نشده) می باشند، افزایش یافته و تعداد اتم های داخلی دارای اسپین های جفت نشده کاهش می یابد.
در مجموع با این کار، ممان مغناطیسی توسط خوشه های 13 اتمی نقره افزایش می یابد و در نتیجه، می توان آنها را در صنعت دارو و پزشکی به کار برد زیرا می توانند در دارورسانی کاربرد داشته باشند. به نظر دانشمندان، تایید خاصیت مغناطیسی این خوشه ها در آزمایشگاه فرصتی طلایی برای محققان فراهم می آورد.
