تا حالا به این فکر کردی که شاید بشه بیماری‌ها رو خیلی زودتر و دقیق‌تر از همیشه تشخیص داد، اونم با کمک ترکیب نور و مولکول‌ها؟ یه تیم خفن از دانشگا جانز هاپکینز تونستن دقیقاً همین کارو کنن و کلی ذوق دارن که دنیای علم رو زیر و رو کنن.
ماجرا از این قراره که استاد ایشان بارمن (Ishan Barman)، که تو بخش مهندسی مکانیک جانز هاپکینز کار می‌کنه، با گروهش روشی اختراع کردن که می‌تونن حرکت‌های ریز و خاص اتم‌ها تو مولکول‌ها رو با کمک نور ببینن. همین ارتعاش‌های ریز تو هر مولکول مثل یه اثر انگشت شیمیایی هست — یعنی هر بیماری یا ماده‌ای یه امضای خاص خودش رو داره که میشه روش زوم کرد و تشخیصش داد.
حالا ببین اصلاً این ارتعاشات مولکولی چیه؟! مسیر حرکت اتم‌ها تو یه مولکول رو از نزدیک ببینی، می‌بینی که هر کدومش شبیه یه رقص اختصاصی دارن! این رقص‌ها اطلاعات خیلی مهمی دارن که می‌تونه ردپای بیماری رو تو بدن نشون بده.
معمولاً برای اینکه بفهمن این ارتعاش‌ها چه خبره، از روش‌هایی مثل طیف‌سنجی مادون قرمز و رامان استفاده می‌کنن (طیف‌سنجی یعنی با کمک نور بفهمی یه ماده چیه). ولی مشکلش اینه که این سیگنال‌ها خیلی ضعیفن و تو محیط‌های شلوغ مثل خون و بافت بدن گم می‌شن.
پروفسور بارمن می‌گه: «ما داشتیم دنبال راهی می‌گشتیم که حساسیت و دقت تشخیص نوری مولکول‌ها رو خیلی زیادتر کنیم و بتونیم قشنگ توی محیط واقعی ازش استفاده کنیم.» بعدش به جای اینکه فقط کارای قبلی رو بهتر کنن، اومدن یه کار خیلی متفاوت انجام دادن: کلاً ردیف کاری نور رو با مولکول‌ها عوض کردن!
چی کار کردن؟ اومدن چند تا آینه طلایی فوق‌العاده بازتابنده رو کنار هم قرار دادن و نور رو تو یه محفظه کوچیک گیر انداختن، طوری که هی نور این وسط بین آینه‌ها بالا و پایین بپره و هر بار بیشتر با مولکول‌ها برخورد کنه. نتیجه؟ نور و مولکول‌ها با هم یه حالت کوانتومی جدید «ویبروپولاریتون» (vibro-polariton) ساختن — یعنی یه حالت مرموز که توش مخصوصاً ارتعاشات مولکولی نمایان‌تر می‌شن و دیگه اون سیگنال ضعیف قبل، قوی و واضح در میاد. (کوانتومی یعنی حالتی تو فیزیک که معمولاً فقط تو دنیاهای ریزرایزناتیک مشاهده میشه و قوانین عجیبی داره)
حالا فرق این روش جدید با قبلیا چیه؟ نکته شگفت‌انگیزش اینه که این کار رو تو شرایط عادی (همین محیط دمای اتاق و فشار معمولی) انجام دادن و نیازی به کلی تجهیزات گرون و خلأ و دمای خیلی پایین نیست (که معمولاً تو علم کوانتوم لازمه). یعنی واقعاً نزدیک شدن به یه نسخه کاربردی از حسگرهای کوانتومی! (حسگر کوانتومی یعنی وسیله‌ای که با کمک قوانین کوانتوم می‌تونه چیزایی رو ببینه که حسگرهای معمولی نمی‌تونن)
پنگ ژنگ (Peng Zheng)، نویسنده اول مقاله، می‌گه: «الان دیگه حسگرهای ویبروپولاریتونی رو نه فقط تو تئوری، بلکه واقعاً می‌تونیم بسازیم و استفاده کنیم!» خب این یعنی فردا شاید دستگاه‌هایی بشن که راحت تو جیب می‌ذاری و می‌تونی سریع آزمایش‌های تشخیصی انجام بدی، یا مثلا تست‌های پزشکی مبتنی بر هوش مصنوعی رو خیلی قوی‌تر کنی.
این روش جدید فقط برای پزشکی نیست! تو ساخت داروها کلی کمک می‌کنه چون می‌تونی تو لحظه ترکیب موادو دقیق زیر نظر بگیری و خطا رو به حداقل برسونی. تو محیط‌زیست هم اگه آلاینده‌ای یا مواد خطرناکی تو آب و خاک باشه، حتی اگه خیلی کم باشه، راحت میشه تشخیصش داد و زودتر جلوی مشکلاتش رو گرفت.
آینده حسگرهای کوانتومی دیگه فقط توی آزمایشگاه‌ها گیر نکرده؛ پروفسور بارمن می‌گه قراره بیان وسط زندگی مردم، توی پزشکی، تولید صنعتی و حتی محیط زیست کلی نقش مثبت بازی کنن.
این پروژه جذاب رو مؤسسه ملی علوم پزشکی عمومی (National Institute of General Medical Sciences) حمایت کرده و یه فیزیکدان از مؤسسه ملی استاندارد آمریکا (NIST) به اسم استیو سمانچیک (Steve Semancik) هم توش همکاری داشته. نتیجه کار، تو ژورنال معتبر Science Advances چاپ شده و احتمالاً قراره سر و صدای زیادی کنه!
خلاصه یعنی تیم جانز هاپکینز با این کار، پا رو یه مسیر کاملاً جدید تو تشخیص بیماری‌ها و فناوری گذاشتن و اگه همه چیز خوب پیش بره، تشخیص زودهنگام انواع بیماری‌ها و خیلی چیزای دیگه دیگه روون‌تر و ساده‌تر میشه. چقدر هیجان‌انگیز!
منبع: +
