Differential dynamic microscopy
تفریقی متحرک خوردبین (ڈی ڈی ایم) ایک نظری تکنیک ہے جو ایک سادہ نظری خوردبین کے ذریعے روشنی بکھرنے کے تجربات انجام دینے کی اجازت دیتی ہے۔ ڈی ڈی ایم عام نرم مواد جیسے کولائڈز، پولیمر اور مائع کرسٹل سے بنے مائع یا جیل کے لیے موزوں ہے بلکہ حیاتیاتی مواد جیسے بیکٹیریا اور خلیوں کے لیے بھی موزوں ہے۔ بنیادی خیال عام ڈی ڈی ایم ڈیٹا مائکروسکوپ امیجز (مووی) کا ایک ٹائم سیکوینس ہے جو نمونے کے اندر کچھ اونچائی پر حاصل کیا جاتا ہے (عام طور پر اس کے وسط سطح پر)۔ اگر تصویر کی شدت مقامی طور پر مطالعہ کیے جانے والے ذرات یا مالیکیولز کے ارتکاز کے متناسب ہے (ممکنہ طور پر مائکروسکوپ پوائنٹ اسپریڈ فنکشن (پی ایس ایف) کے ساتھ پیچیدہ)، تو ہر فلم کا تجزیہ فورئیر اسپیس میں کیا جا سکتا ہے تاکہ ارتکاز فورئیر طریقوں کی حرکیات کے بارے میں معلومات حاصل کی جا سکیں، اس حقیقت پر آزاد کہ ذرات/مالیکیولز کو انفرادی طور پر آپٹیکل طور پر حل کیا جا سکتا ہے یا نہیں۔ مناسب انشانکن کے بعد بھی ارتکاز کے طریقوں کے فورئیر طول و عرض کے بارے میں معلومات حاصل کی جا سکتی ہیں۔ اطلاق اور کام کرنے کا اصول ارتکاز شدت کا تناسب کم از کم دو بہت اہم معاملات میں درست ہے جو ڈی ڈی ایم طریقوں کی دو متعلقہ کلاسوں میں فرق کرتے ہیں: بکھرنے پر مبنی ڈی ڈی ایم: جہاں شبیہہ ذرات سے کمزور بکھرے ہوئے روشنی کے ساتھ مضبوط منتقل شدہ بیم کی سپرپوزیشن کا نتیجہ ہے۔ عام صورتیں جہاں یہ حالت حاصل کی جا سکتی ہے وہ روشن میدان، فیز برعکس، پولرائزڈ خوردبین ہیں۔ فلوروسینس پر مبنی ڈی ڈی ایم: جہاں تصویر ذرات (فلوروسینس، کنفوکل) خوردبین کے ذریعہ خارج ہونے والی شدت کے متضاد اضافے کا نتیجہ ہے۔ دونوں صورتوں میں حقیقی جگہ میں پی ایس ایف کے ساتھ ارتقاء فورئیر اسپیس میں ایک سادہ پروڈکٹ سے مطابقت رکھتا ہے، جو اس بات کی ضمانت دیتا ہے کہ تصویر کی شدت کے دیئے گئے فورئیر موڈ کا مطالعہ ارتکاز فیلڈ کے متعلقہ فورئیر موڈ کے بارے میں معلومات فراہم کرتا ہے۔ ذرہ ٹریکنگ کے برعکس، انفرادی ذرات کو حل کرنے کی کوئی ضرورت نہیں ہے، جو ڈی ڈی ایم کو ذرات یا دیگر حرکت پذیر اجسام کی حرکیات کی خصوصیت دینے کی اجازت دیتا ہے جن کا سائز روشنی کی طول موج سے بہت چھوٹا ہے۔ پھر بھی، تصاویر حقیقی جگہ میں حاصل کی جاتی ہیں، جو روایتی (دور میدان) بکھرنے کے طریقوں کے حوالے سے کئی فوائد فراہم کرتی ہیں۔ ڈیٹا تجزیہ ڈی ڈی ایم اور میں تجویز کردہ الگورتھم پر مبنی ہے، جسے آسانی سے ڈفریینشیل ڈائنامک الگورتھم (ڈی ڈی اے) کا نام دیا گیا ہے۔ ڈی ڈی اے مختلف اوقات میں حاصل کردہ تصاویر کو گھٹا کر کام کرتا ہے اور اس کا فائدہ اٹھاتا ہے، جیسے جیسے دو گھٹاؤ والی تصاویر کے درمیان تاخیر بڑی ہوتی جاتی ہے، فرق والی تصویر کا توانائی کا مواد اسی کے مطابق بڑھتا ہے۔ فرق والی تصاویر کا دو جہتی فاسٹ فورئیر ٹرانسفارم (ایف ایف ٹی) تجزیہ ہر لہر ویکٹر کے لیے موجود سگنل کی ترقی کی مقدار طے کرنے کی اجازت دیتا ہے اور کوئی بھی نام نہاد امیج اسٹرکچر فنکشن کو حاصل کرنے کے لیے مختلف تاخیر کے لیے فرق والی تصاویر کے فورئیر پاور سپیکٹرم کا حساب لگا سکتا ہے۔ حساب سے پتہ چلتا ہے کہ بکھرنے اور فلوروسینس پر مبنی ڈی ڈی ایم دونوں کے لیے جہاں عام انٹرمیڈیٹ بکھرنے کا فنکشن ہے جسے ڈائنامک لائٹ بکھرنے (ڈی ایل ایس) کے تجربے میں ماپا جائے گا، نمونہ بکھرنے کی شدت جسے اسٹیٹک لائٹ بکھرنے (ایس ایل ایس) کے تجربے میں ماپا جائے گا، پتہ لگانے کی زنجیر کے ساتھ شور کی وجہ سے ایک پس منظر کی اصطلاح ایک ٹرانسفر فنکشن ہے جو خوردبین کی تفصیلات پر منحصر ہے۔ مساوات () سے پتہ چلتا ہے کہ ڈی ڈی ایم کو ڈی ایل ایس تجربات کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، بشرطیکہ نارملائزڈ انٹرمیڈیٹ سکٹرینگ فنکشن کے لیے ایک ماڈل دستیاب ہو۔ مثال کے طور پر، براؤنین حرکت کے معاملے میں براؤنین ذرات کا پھیلاؤ گتانک کہاں ہے۔ اگر ٹرانسفر فنکشن کا تعین خوردبین کو مناسب نمونے کے ساتھ انشانکن کرکے کیا جاتا ہے، تو ڈی ڈی ایم کو ایس ایل ایس تجربات کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ڈیٹا تجزیہ کے لیے متبادل الگورتھم تجویز کیے گئے ہیں۔ مکمل فریم سے چھوٹے فریموں کی سیریز پر ڈی ڈی ایم چلانے کو ملٹی ڈی ڈی ایم کہا جاتا ہے۔ یہ ہلکے بکھرے ہوئے تجربے میں بکھرے ہوئے حجم کو تبدیل کرنے کے مترادف ہے، لیکن مکمل فریم والی فلم میں سے انتخاب کرکے آسانی سے انجام دیا جاتا ہے۔ حرکیات کی ہم آہنگی کی لمبائی کو ملٹی-ڈی ڈی ایم تجزیہ سے اٹھایا جا سکتا ہے۔ امیجنگ پر مبنی بکھرنے کے دیگر طریقوں کے ساتھ تعلق بکھرنے پر مبنی ڈی ڈی ایم کا تعلق نام نہاد نیئر فیلڈ (یا ڈیپ فریسنل) بکھرنے والے خاندان سے ہے، جو امیجنگ پر مبنی بکھرنے کے طریقوں کا حال ہی میں متعارف کرایا گیا خاندان ہے۔ نیئر فیلڈ کا استعمال یہاں اسی طرح کیا جاتا ہے جس طرح نیئر فیلڈ سپیکلز کے لیے کیا جاتا ہے۔ فار فیلڈ یا فرونہوفر ریجن کے برخلاف فریسنل ریجن کے ایک خاص معاملے کے طور پر۔ قریب فیلڈ بکھرنے والے خاندان میں مقداری شیڈوگرافی اور شلیرین بھی شامل ہیں۔ ڈی ڈی ایم ڈی ڈی ایم کی ایپلی کیشنز کو 2008 میں متعارف کرایا گیا تھا اور اسے براؤنین حرکت میں کولائڈ ذرات کی حرکیات کی خصوصیت کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ حال ہی میں اسے کولائڈیل نینو پارٹیکلز، بیکٹیریل حرکتوں، انیسوٹروپک کولائڈز اور موٹائل سیلیا کی حرکیات کے جمع ہونے کے عمل کے مطالعہ پر بھی کامیابی کے ساتھ لاگو کیا گیا ہے۔ حوالہ جات سائنسی تکنیکیں مائکروسکوپی بکھرنا، جذب اور تابکاری کی منتقلی (آپٹکس) بائیو کیمسٹری کے طریقے جسمانی کیمسٹری سپیکٹروسکوپی