محققان دانشگاه منچستر، به منظور بررسی ترکیبی از فلزات، یک تکنیک بیولوژیکی را مورد استفاده قرار دادند که پیشتر جایزه نوبل شیمی را به خود اختصاص داده بود. جایزه نوبل شیمی سال 2017 میلادی، به «یوآخیم فرانک»، «ریچارد هندرسون» و «ژاک دوبوشه» و به دلیل نقش آن‌ها در پیشبرد تکنیک «بازسازی ذرات تکی»، ارائه گردید. این روش مبتنی بر میکروسکوپ الکترونی، قابلیت نمایش ساختارهای تعداد زیادی از ویروس‌ها و پروتئین‌ها را داشته، اما برای فلزات مورد استفاده قرار نمی‌گرفت. با این وجود، تیمی از دانشگاه منچستر، با همکاری محققان دانشگاه آکسفورد و دانشگاه مک کواری، بر روی این تکنیک تکیه نموده، تا نقشه‌های عنصری سه بعدی از نانوذرات فلزی را که از چندین هزار اتم تشکیل شده‌اند، تولید نمایند. تحقیقات آن‌ها، نشان می‌دهد که می‌توان بدون آسیب رساندن به ذرات مورد مطالعه، نقشه عناصر مختلف را در سه بعد، به دست آورد.

گفتنی است، نانوذرات فلزی جزء اصلی بسیاری از کاتالیزورها بوده و کارایی آن‌ها بسیار وابسته به ساختار و شیمی آن‌ها است؛ اما به دلیل ساختار بسیار کوچکشان، برای تصویربرداری از آن‌ها، نیاز به میکروسکوپ‌های الکترونی است. با این حال، اکثر این تصویربرداری‌ها به دو بعد محدود شده و بعضاً اطلاعات کاملی را در اختیار محققین قرار نمی‌دهند. پروفسور «سارا های»، یکی از پژوهشگران این پروژه در دانشکده مواد دانشگاه منچستر، در خصوص نقطه عطف دو تکنیک مورد استفاده توسط تیم تحقیق و تیم برنده جایزه نوبل، اظهار داشت: «ما مدتی بود که برای بررسی توزیع عناصر در سه بعد، مشغول بررسی استفاده از توموگرافی در میکروسکوپ الکترونی بودیم و مانند سی‌تی‌اسکن موجود در بیمارستان، ذره را چرخانده و در همه جهات، از آن تصویر می‌گرفتیم؛ اما این ذرات به سرعت آسیب می‌دیدند. زیست‌شناسان از یک روش متفاوت برای تصویربرداری سه‌بعدی استفاده می‌کردند و ما تصمیم گرفتیم که ببینیم آیا می‌توان برای تصویربرداری از عناصر مختلف درون نانوذرات، روش آن‌ها را به همراه تکنیک‌های طیف‌سنجی، مورد استفاده قرار داد. تکنیک مورد استفاده، همانند "بازسازی ذرات تکی"، از تعداد زیادی از ذرات تصویربرداری نموده و فرض را بر این می‌گذارد که همه آن‌ها دارای ساختار یکسانی هستند، اما در جهت‌گیری‌های مختلفی نسبت به پرتو الکترون قرار دارند؛ سپس تصاویر به یک الگوریتم رایانه‌ای داده شده که یک بازسازی سه بعدی را به نمایش می‌گذارد.»

گفتنی است، نمونه مورد استفاده برای تصویربرداری سه بعدی معرفی شده، نانوذرات فلزی پلاتین-نیکل بوده است. «یی چی یانگ»، به عنوان یکی از افراد دخیل در این پژوهش، در خصوص انتخاب این ماده اظهار داشت: «نانوذرات مبتنی بر پلاتین، یکی از مؤثرترین و پراستفاده‌ترین مواد کاتالیزوری در سلول‌های سوختی و باتری‌ها هستند. تحقیقات جدید ما در مورد نحوه توزیع سه‌بعدی مواد شیمیایی، می‌تواند به محققان کمک نموده تا کاتالیزورهای کم‌هزینه‌تر و با راندمان بالاتری را طراحی نمایند». دکتر «توماس اسلاتر» که یکی دیگر از محققان این پروژه بوده است، این تکنیک را روشی سریع و قابل‌اعتماد برای تصویربرداری از نانوذرات معرفی نموده که برای سرعت بخشیدن و بهینه‌سازی سنتز نانوذرات مورد استفاده در حسگرهای زیستی، دیودهای نوری و سلول‌های خورشیدی، مورد نیاز است. 

مرجع: «Nanowerk»