مقدمه
پیشرفت‌هایی که امروزه بشر داشته، ادامه راه گذشتگان بوده است. همیشه دانشمندان برای پیش بردن علم و به دنبال آن، تکنولوژی؛ سعی کرده‌اند که تحقیقات و پروژه‌های قبلی را تکمیل کرده و آن را توسعه دهند. با توجه به عمر محدود انسان‌ها اگر بخواهیم چرخ را از اول بسازیم، پیشرفت اندکی خواهیم داشت. نیوتن می‌گوید اگر من به عنوان کودکی که در ساحل در پی کشف صدف‌هایی روی شن‌ها به این سو و آن سو می‌دوم، به این خاطر است که بر شانه غول‌هایی چون ارشمیدس ایستادم و می‌توانم افق هایی را بیشتر از دیگران ببینم.
شما هم به عنوان محقق، پژوهشگر و یا مهندس هر زمانی که تصمیم به شروع یک پروژه تحقیقاتی و یا صنعتی می‌گیرید؛ حتما سری به کارهای گذشتگان می‌اندازید.
این کار علاوه بر این که به شما سرعت می‌بخشد؛ باعث می‌شود تا اشتباه‌های گذشتگان را تکرار نکنید.
اگر بخواهید در سطح بین المللی کار خود را پیش ببرید (که به نظر من رویای بسیاری از انسان‌ها است)، قبل از شروع کار خود به مقاله، پتنت و کارهایی که انجام شده مراجعه می‌کنید.
حالا اگر بخواهید بدانید که موضوع شما در کجای این جریانات برون مرزی قرار دارد، چه اقدامی انجام می‌دهید؟ اگر به شما گفته شود که موضوع مورد مطالعه شما در مجله nature (معتبرترین مجله) یا Science جایگاه ویژه‌ای دارد، چه حسی در مورد آن خواهید داشت؟
اگر آمار و ارقام موجود در معتبرترین پایگاه‌های داده مثل اسکوپوس یا Web of Science و تعداد پژوهش‌های قوی چاپ شده در آن‌ها ، به قدری جذاب باشد که موضوعی که شما انتخاب کرده‌اید را تایید کند؛ دلیلی برای به تعویق انداختن پروژه خود باقی می‌ماند؟
در این مقاله قصد داریم تا روشی را به شما معرفی کنیم که تمام این ویژگی‌ها را دارد. این روش باعث می‌شود تا بتوانید در لبه علم حرکت کنید.
در زندگی شما حتما برای یک بار هم که شده این سوال از شما پرسیده شده که به نظر شما علم بهتر است یا ثروت؟ به احتمال خیلی زیاد شما هم نمی‌توانید بین این دو گزینه یکی را انتخاب کنید. (البته اگر کمی علم دوست باشید) داشتن علم به رشد فردی شما کمک می‌کند و موجب وجه تمایز شما می‌شود. اما اگر علم را در حد کمال داشته باشید و هیچ ثروتی در اختیار شما قرار نگرفته باشد، می‌توانید به زندگی خود ادامه دهید؟ پاسخ این سوال بدون شک منفی است.
اگر به عنوان فردی آکادمیک و مشغول در پژوهش های علوم، اگر به شما موضوع و مسیری معرفی شود که نوید دهنده هر دو این ویژگی‌ها باشد، چه عکس العملی نشان می‌دهید؟
چنان چه در حوزه‌ای فعالیت می‌کنید که انواع روش‌های طیف سنجی در آن حوزه کاربرد دارد، این مقاله برای شما تهیه شده است. در ادامه همراه ما باشید تا با روش طیف سنجی رامان آشنا شوید تا بگوییم که در چه حالتی علم و ثروت در کنار هم قرار می‌گیرند.
قبل از پرداختن به موضوع اصلی خوب است، برای آن دسته از عزیزانی که با اسکوپوس آشنایی ندارند، توضیح اجمالی دهیم تا در ادامه مسیر، زبان مشترک بیشتری داشته باشیم.
اسکوپوس
اسکوپوس بزرگ‌ترین بانک اطلاعاتی «چکیده» و «استناد» متون دارای داوری همتا، از جمله کتاب‌ها، ژورنال‌های علمی و مقالات کنفرانسی جهانی است. اسکوپوس بیش از ۲۲۸۰۰ عنوان، ۱۵۰۰۰۰ کتاب و ۵۰۰۰ ناشر را پوشش می‌دهد. از آن جایی که اسکوپوس به صورت روزانه آپدیت می‌شود تا جدیدترین پژوهش‌ها و اطلاعات علمی در زمینه‌های مختلف از جمله تکنولوژی، پزشکی، علوم اجتماعی و هنر را در خود جای دهد، این عدد هر لحظه تغییر می‌کند.
اسکوپوس اواخر سال ۲۰۰۴ توسط الزویر، ناشر هلندی راه اندازی شد و سریعا به معتبرترین پایگاه اطلاعاتی تبدیل شد.
این پایگاه از سال ۱۷۸۸ تا کنون بیش از ۷۰ میلیون سند را در بر می‌گیرد. سال انتشار منبع‌های این موارد که تعدادش از مرز ۱.۴ میلیارد عبور می‌کند، به سال ۱۹۷۰ و پس از آن برمی‌گردد.
اکنون که نسبت به عدد و رقم‌های موجود در پایگاه اسکوپوس حس پیدا کرده‌اید، احتمالا دیگر اهمیت و اعتبار آن انکارناپذیر است.
در مطالب بالاتر هم اشاره شده است که روش طیف سنجی رامان آمار و ارقام خوبی در اسکوپوس دارد و تعداد مقاله‌های زیادی در nature برای این حوزه به چاپ رسیده است. این آمار و ارقام در این پایگاه‌های اطلاعاتی به چه صورت است؟
طیف سنجی رامان در اسکوپوس
در ادامه این مطلب با توجه به اهمیت اسکوپوس و میزان اعتبار آن، تصمیم گرفتیم تا میزان آن دسته از مقاله‌های ISI و کنفرانسی را که در حوزه طیف سنجی رامان به چاپ رسیده‌اند را با یک دیگر بررسی کنیم. برای شروع نظرتان چیست که روند تعداد مقاله‌های چاپ شده در هر سال را از سال ۱۹۳۶ (که اولین مقاله در این زمینه چاپ شده است) تا کنون بررسی کنیم؟
با واژه Raman spectroscopy در سال ۲۰۲۰ میلادی ۱۳۵۶۸ مقاله در این زمینه چاپ شده است.
با همین کلید واژه ۱۰۱۱۰ مقاله در مجله nature به چاپ رسیده است. به نظر شما این عدد حیرت آور نیست؟
همان طور که می‌دانید روش‌های بسیاری برای طیف سنجی که رسالت آن شناسایی و آنالیز مواد است، وجود دارد. روش‌هایی مانند NMR, IR, FTIR, …. این سوال پیش می‌آید که از میان این روش‌ها چرا به رامان به این اندازه اهمیت داده می‌شود. چرا ادعا می‌کنیم که رامان در آینده بیشترین استفاده را دارد؟
جز این است که همه علوم از گذشته تا کنون رشدی نسبتا نمایی داشته‌اند؟ قطعا همین طور است که دنیا و تمام علوم آن در حال پیشرفت است. اما کدام یک از این روش‌ها در لبه دانش در حال حرکت هستند؟
طبق آمار نشان داده شده در اسکوپوس تعداد مقالات برای IR spectroscopy و Raman spectroscopy را در ده سال گذشته بررسی کرده و شیب نمودار آن‌ها را که نماینده‌ای از سرعت کار است، محاسبه کردیم. جالب است بدانید که شیب نمودار مربوط به رامان نزدیک به دو برابر شیب مربوط به روش IR است. قطعا برای مقایسه نمی‌توان تنها از دو روش استفاده کرد. روش‌هایی هم هستند که تعداد مقاله و یا حتی شیب بیشتری در حال حاضر دارند. اما شاید جایگاه رامان در پروژه‌های بزرگ اخیر، خود گویای مطلب و میزان اهمیت و آینده آن باشد.
هنوز از پروژه بزرگ و اخیر ناسا چند ماهی بیشتر نگذشته است. اخبار و نخستین فیلم‌های گرفته شده از فرود ماهواره به مریخ دست به دست می‌شد و به یکی از اخبار روز دنیا تبدیل شده بود. جالب است بدانید که طیف سنجی رامان نیز در این شاهکار ناسا نقش داشت. این ماموریت یکی از چندین ماموریتی است که طی چند سال آینده برای فرود مریخ نوردان به مریخ در نظر گرفته شده است. جزئیات این خبر در حضور طیف سنجی رامان در شاهکار ناسا آورده شده است.
هم چنین به تازگی مقاله‌ای در nature چاپ شده است که برای شناسایی Covid-19 از یک رویکرد ابتکاری توسط طیف سنجی رامان استفاده شده است.
همان طور که مشاهده می‌کنید در پروژه‌های بزرگ و روز دنیا، رامان در حال ایفا کردن نقشی اساسی است. و دیدید که این روش چگونه در لبه علم در حال حرکت است.
اما قبل از این که به سراغ مثلث علم، ثروت و رامان برویم، بهتر است تا نگاهی به حوزه‌های کاربردی رامان که در اسکوپوس به آن اشاره شده است، بپردازیم.
اکنون که میزان محبوبیت روش طیف سنجی رامان برایمان مسجل شده است؛ زمان آن رسیده است که ببینیم این روش جذاب در چه حوزه‌های کاربرد دارد.
کاربردهای طیف سنجی رامان
همان طور که مشاهده می‌کنید، این روش با تقریب خوبی در تمامی زمینه‌ها کاربرد دارد. شاید برای شما نیز جالب باشد که ببینیم در هر زمینه چه تعدادی مقاله در اسکوپوس به ثبت رسیده است.
| حوزه مورد بررسی | تعداد مقالات به چاپ رسیده |
| علم مواد | ۹۶۸۴۵ (۲۳.۲%) |
| شیمی | ۸۹۷۳۲ (۲۱.۵%) |
| فیزیک و نجوم | ۸۵۱۶۸ (۲۰.۴%) |
| مهندسی | ۵۰۳۵۳ (۱۲%) |
| مهندسی شیمی | ۲۸۸۴۱ (۶.۹%) |
| بیوشیمی، ژنتیک و بیولوژی مولکولی | ۱۶۸۴۶ (۴%) |
| انرژی | ۹۳۱۵ (۲.۲%) |
| علوم محیطی | ۶۵۴۷ (۱.۶%) |
| علوم کامپیوتر | ۶۵۳۹ (۱.۶%) |
| علوم زمینی و سیاره‌ای | ۵۷۰۱ (۱.۴%) |
| ریاضی | ۵۱۸۴ |
| دارو | ۵۰۸۲ |
| داروشناسی،سم شناسی و داروسازی | ۳۳۷۷ |
| علوم کشاورزی و بیولوژیکی | ۲۷۳۴ |
| علوم بین رشته‌ای | ۲۰۷۵ |
| علوم اجتماعی | ۷۷۷ |
| ایمونولوژی و میکروب شناسی | ۷۷۳ |
| هنر و علوم انسانی | ۶۸۲ |
| دندانپزشکی | ۴۲۰ |
| اقتصاد ، اقتصاد سنجی و امور مالی | ۳۰۷ |
| مشاغل بهداشتی | ۲۹۲ |
| تجارت ، مدیریت و حسابداری | ۲۴۳ |
| علوم اعصاب | ۲۴۱ |
| پرستاری | ۸۱ |
| علوم تصمیم گیری | ۴۵ |
| روانشناسی | ۳۹ |
| دامپزشکی | ۲۹ |
| باقی علوم (تعریف نشده) | ۳۵ |
در جدول بالا مشاهده کردیم که این کاربردها چه قدر وسعت دارد. پیشنهاد ما این است که از ظرفیت این رشته نهایت استفاده را ببرید و جزو پیشتازان این حوزه در رشته خود باشید تا آینده درخشانی را برای خود رقم زده باشید.
اگر برای شروع دچار سردرگمی بودید و یا این که قصد داشتید بدانید که از رامان دقیقا در حوزه شما چه استفاده‌ای می‌شود؛ با کارشناسان ما تماس بگیرید.
در ادامه بد نیست تا نگاهی به اهمیت طیف سنجی رامان بپردازیم.
اهمیت طیف سنجی رامان
همواره ویژگی‌ها و مزیت‌های یک موضوع باعث می‌شود تا به اهمیت و جایگاه آن در زندگیمان پی ببریم. روش طیف سنجی رامان نیز از این موضوع مستثنی نیست. در ادامه به ویژگی‌هایی اشاره می‌کنیم تا به راحتی به این اهمیت پی ببرید. از طرفی می‌توانید مشاهده کنید که پارامتر “ثروت” در مثلث سه گانه به صورت مستقیم و غیر مستقیم در روند زندگی شما تاثیر می‌گذارد.
- ترکیب شیمیایی و ساختار مواد: طیف سنجی رامان می‌تواند ساختارهای شیمیایی را از یک دیگر تشخیص دهد. حتی اگر نمونه شامل اتم‌های یکسان با آرایش‌های مختلف باشد؛ هم چنان روش رامان کارآمد است.
- بدون تماسی و غیر مخرب: نمونه خود را چندین مرتبه و بدون آسیب رساندن به آن تجزیه و تحلیل کنید.
- بدون نیاز به آماده سازی نمونه: به همان راحتی که می‌توانید از میکروسکوپ نوری برای تمرکز بر روی ناحیه تجزیه و تحلیل استفاده کنید، می‌توانید از میکروسکوپ رامان در جمع آوری طیف رامان آن استفاده کنید. نمونه را زیر میکروسکوپ و یا در برابر پروب قرار داده و تمام!
علاوه بر این طیف سنجی رامان در عرض چند ثانیه به شما یک طیف با کیفیت می‌دهد. - مقدار نمونه در آنالیز: میکروسکوپ‌های رامان انعطاف پذیری در کنترل مقدار نمونه را فراهم می‌کنند. شما تنها می‌توانید با داشتن مقدار بسیار کمی از نمونه (کمتر از یک میکرومتر) آنالیز خود را انجام دهید. این آنالیز در صورت وجود نمونه‌های بزرگ هم قابل انجام است.
- آنالیز از طریق ظروف و شیشه‌های شفاف: بیشتر آنالیزهای رامان از نور مرئی یا نزدیک به آن استفاده می‌کنند. بنابراین جمع آوری اطلاعات از نمونه حتی در صورت مهر و موم شدن نمونه در یک ظرف شفاف (به عنوان مثال ویال یا لوله مویرگی) ساده است.
- حساس به تغییرات کوچک در ساختار ماده: باندهای رامان مستقیماً از ارتعاشات مولکولی حاصل می‌شوند. این ارتعاشات به تغییرات شیمیایی و ساختاری، بسیار حساس است. بنابراین شما می‌توانید تفاوت‌های ناچیزی را که در محیط مولکولی رخ می‌دهد، مشاهده کنید. رابطه مستقیم بین ارتعاشات و باندهای رامان نیز تفسیر را آسان‌تر می‌کند.
- آنالیز نمونه در آب: می توانید نمونه‌ها را در محلول‌های آبی مانند سوسپانسیون‌ها یا نمونه‌های بیولوژیکی تجزیه و تحلیل کنید. نیازی به صرف زمان در استخراج یا خشک کردن نیست. علاوه بر آن، این کار ممکن است ساختار شیمیایی نمونه شما را تغییر دهد که در روش رامان این اتفاق نمی‌افتد.
- توانایی در آنالیز گستره زیادی از مواد: تقریباً همه مواد پراکندگی رامان را به نمایش می گذارند. تنها استثنا فلزات خالص است که فقط نور را منعکس می کنند. (با این وجود متالوژیست‌ها از طیف سنجی رامان استفاده می‌کنند زیرا کربیدها، نیتریدها و اکسیدها باعث پراکندگی رامان می‌شوند).
- امکان آنالیز در حالت‌های in situ، in vitro، in vivo: طیف سنجی رامان هم غیر تماسی و هم غیر مخرب است. بنابراین تجزیه و تحلیل in situ می تواند روی نمونه انجام شود. مانند تجزیه و تحلیل واکنش شیمیایی که در ظرف واکنش آن انجام می شود بدون اینکه کوچکترین اختلالی در واکنش ایجاد شود.
همان طور که گفتیم طیف سنجی رامان می‌تواند در حضور آب انجام شود که در تجزیه و تحلیل‌های in-vitro و in-vivo لوازم آرایشی استفاده شده بر روی پوست، مشخصه یابی تک سلول‌ها در آزمایش‌های میکروبیولوژیک و بررسی برهم کنش بین دارو و انواع سلول‌های مختلف در طول فرآیند طراحی هوشمندانه داروها کاربردی است. - طیف سنجی رامان در خط تولید: طیف سنجی رامان مزایای بی شماری را ارائه می‌دهد. از آن جایی که ابزارهای رامان از لیزر در ناحیه مرئی استفاده می‌کنند، می‌توان از کابل‌های فیبر نوری سیلیکای انعطاف پذیر برای تحریک نمونه و جمع آوری پراکندگی رامان استفاده کرد. این فیبرها در صورت لزوم می‌توانند کاملاً طولانی باشند. این بدین معنی است که در مطالعه واکنش‌های شیمیایی، پروب رامان می‌تواند به یک واکنش وارد شود و یا می‌تواند طیف Raman را از دورتر جمع‌آوری کند. علاوه بر آن از رامان می‌توان در واکنش‌های در لحظه (مثلا روی سطوح کاتالیزوری) استفاده کرد.
با توجه به مواردی که در بالا به آن اشاره شد، غیر مخرب بودن نمونه شما را از پرداخت هزینه منع می‌کند. این هزینه‌ها در بعضی موارد بسیار گزاف هستند. مثلا ممکن است که شما با یک سنگ بسیار قیمتی و یا یک اثر هنری باستانی سر و کار داشته باشید. آسیب به نمونه در این گونه موارد شاید تبعات جبران ناپذیری داشته باشند.
سرعت رامان و توانایی طیف گیری آن در خط تولید، به شما کمک می‌کند تا سرعت خط تولید خود را بالا ببرید و بتوانید تولید بیشتری را در مدت زمان کوتاه‌تری انجام دهید. این امر هم به صرفه جویی در مصرف انرژی و هزینه متناسب با آن کمک می‌کند و هم افزایش تعداد کالا در خط تولید را شامل می‌شود.
اگر در یک آزمایشگاه کنترل کیفیت مشغول به کار هستید؛ این سرعت بالا، زمان برای دیگر آنالیزها را فراهم می‌کند. و یا به عنوان یک استاد دانشگاه می‌توانید تعداد مقاله‌های خود را به راحتی افزایش دهید.
علاوه بر تمام نکات ذکر شده، شما با انتخاب یک دستگاه مناسب می‌توانید خدمات دهی انجام دهید. دستگاه شما می‌تواند به مراکز دیگر خدمات داده و منجر به درآمدزایی برای شما شود. به این صورت است که شما مثلث رامان، علم، ثروت را تکمیل کرده و پیش برده‌اید.
ثروتی که از علم لبه دانشی به دست آید، به شدت هیجان برانگیز و وسوسه کننده است.
طیف سنج رامان در ایران
تا این قسمت از مقاله با اهمیت طیف سنجی رامان، کاربرد آن در رشته‌ها و علوم مختلف، جایگاه رامان در آینده به خوبی آشنا شده‌اید.
اما به نظر شما این جایگاه در ایران به چه صورت است؟ هم اکنون زمان آن رسیده است که به وعده خود عمل کنیم. با میکروسکوپ رامان تکرام در لبه دانش رو به جلو حرکت کنید و هم زمان درآمدزایی داشته باشید.
شرکت تکسان، اولین و تنها تولید کننده میکروسکوپ رامان در ایران است. میکروسکوپ رامان های تکرام در یک مدت کوتاه ۴ ساله مورد استقبال قرار گرفته‌اند. به واسطه این استقبال تا این لحظه بیش از ۳۲۷ مقاله ISI به چاپ رسیده است. مطالعه این مقاله‌ها به شما دید بهتری داده و در تسلط شما به حوزه‌های مختلف کمک می‌کند. این مقالات را می‌توانید در صفحه مقاله‌های ISI منتشر شده توسط محصولات تولیدی شرکت تِکسان مشاهده کنید.
خوب است بدانید که تیم تکسان به واسطه دانشی که در این حوزه داشته، تحقیقات زیادی در طیف سنجی رامان را پیش برده است. این موضوع بسیار قبل‌تر از تجاری سازی محصولات در جریان بوده و جالب است بدانید که هم چنان حتی با وجود فروش محصولات نیز در جریان است.
ما به عنوان پیشتاز این حوزه کاربردی و جذاب در ایران، این نوید را به شما می‌دهیم که با تمام وجودمان هر کمکی که بتوانیم به شما ارائه می‌دهیم. و در راستای این موضوع گروه تحقیقاتی تشکیل داده‌ایم.
این تحقیقات علاوه بر این که به صورت شبیه سازی انجام شده‌اند، به صورت تجربی و ساخت نیز عرضه شده‌اند. به طور مثال ساخت نانو ذرات غیر متقارن جهت تقویت سیگنال رامان و یا ساخت کیت‌های SERS در افزایش سیگنال رامان موضوعات جدید و به روزی هستند و ما مفتخریم که در این زمینه تجربه درخشانی داریم.
دیگر این تصمیم شما است که اقدام به تهیه میکروسکوپ کنید و یا موضوع انتخابی دانشجویان خود را روی طیف سنجی رامان تعریف کنید. حتی اگر دستگاهی در دست نداشته باشید، می‌توانید یک دانشجو مشترک تعریف کنید. ما دستگاه را بدین منظور در اختیار شما قرار می‌دهیم. و در انتها اگر تصمیم به تهیه دستگاه داشتید، برای شما گرنت تعریف می‌کنیم.
با توجه به این که می‌توانیم همکاری مشترکی با شما داشته باشیم و این موضوع به هیچ وجه برای شما هزینه بر نیست؛ پیشنهاد می‌کنیم که در تصمیم خود تعلل نکنید و به سرعت وارد این حوزه شوید تا جزو پیشتازان این روش در حوزه خود باشید.
ما تمامی این زیر ساخت‌ها را برای شما فراهم کرده‌ایم. این ویژگی در قابلیت شخصی سازی کردن محصولاتمان به خوبی مشهود است. این دستگاه‌ها این قابلیت را دارند تا به سفارش محققین و در پاسخ به یک نیاز خاص طراحی و ساخته شوند.
در نتیجه این کارها می‌توان همکاری با سازمان غذا و دارو، پلیس مبارزه با مواد مخدر، نهادهای نظامی و … نام برد. تیم تکسان اعتقاد دارد که با این همکاری‌ها می‌تواند به توسعه علم در دانشگاه‌ها و توسعه کاربردها در صنعت کمک کند و این برای تمام اعضای تیم مسرت بخش است.
شما چه می‌خواهید و چه نیازی دارید؟ با کارشناسان ما در تماس باشید.
منابع
۱- https://zaya.io/dsn6i
۲- https://zaya.io/o1042
۳- https://zaya.io/s86je
۴- https://zaya.io/e1glj
۵- https://zaya.io/umf3w
