약실은 분리합니다 "동전 분류하는 사람" 같이 Nanoparticles를

Published on March 31, 2009 at 6:27 PM

상무부의 국립 표준 기술국 (NIST) 및 코넬 대학에 연구원은 나노미터 (미터의 10억분의 1) 수준에 복잡한 3차원 표면을 가진 전대 미문 nanoscale 유체 (nanofluidic) 장치 설계를 위한 방법을 개발하기 위하여 직접 회로 제조를 위한 프로세스를 이용하고 그것이라고 사용했습니다.

(a) 복잡한 3번째 표면을 가진 NIST 코넬 nanofluidic 장치의 개략도. 측에 보인 "계단"의 각 "단계"는 약실 내의 다른 깊이를 표시합니다. 편지 "E"는 장치를 통해서 nanoparticles를 위하여 이용된 전기장의 방향을 보여줍니다. 녹색 공은 그의 규모가 약실의 더 얕은 지구로 움직이기에서 그(것)들을 제한하는 100개 나노미터의 직경을 가진 구체입니다. 약실 (우측 상단)의 깊은 끝에 있는 코일은 (좌측 위 구석) 길게하는 얕은 끝에서 단 하나 DNA 물가입니다. (b) 형광성으로 표를 붙인 둥근 nanoparticles를 보여주는 현미경 사진은 약실, 그들의 직경에 대응하는 깊이의 100 나노미터 수준에 중단했습니다. (c) 약실 (맨 오른쪽에 상자)의 깊은 끝에서 감기고 얕은 끝 (왼쪽 끝에 상자)에서 길게하는 단 하나 DNA 물가의 현미경 사진. 더 큰 상자는 형광성으로 표를 붙인 물가를 보여주는 클로우즈업입니다. 크레딧: NIST

전표 나노 과학에 있는 종이에 의하여 간행되는 온라인 오늘에서 설명된대로, * Lilliputian 약실은 해결책에 있는 nanoparticles의 다른 모형을 조작하고 측정하는 주문 설계되는 표면에 미래 공구를 위한 시제품 입니다.

이 기술을 위한 잠재적인 응용 사이에서: 제조를 위한 nanomaterials의 가공; 약 납품, 유전자 치료 및 nanoparticle 독물학을 위한 복잡한 nanoparticle 혼합물의 별거 그리고 측정; 그리고 장치의 가장 얕은 통행 안에 (전형의 DNA) 감기는 풀고 길게하는 위하여 강제되는 때 과학적인 연구 결과를 위한 개별적인 DNA 물가의 격리 그리고 금고는 해결책에 있는 모양 공 같이 a로.

Nanofluidic 장치는 일반적으로 컴퓨터 칩에 회로 패턴을 제조하기 위하여 이용된 동일 석판 인쇄 절차를 가진 유리 또는 실리콘 박편으로 작은 채널 통신로를 식각해서 날조됩니다. 이 편평한 직사각형 채널 통신로는 그 자리에 접착되는 커버 유리로 그 때 꼭대기에 오릅니다. 전통적인 nanofabrication 프로세스에 고유한 제한 때문에, 거의 모든 nanofluidic 장치에는 현재까지 약간 깊이를 가진 간단한 기하학이 있었습니다. 이것은 규모 여러가지 nanoparticles의 혼합물을 분리하거나 유생분자의 nanoscale 행동을 (DNA와 같은) 상세히 공부하는 그들의 기능을 제한합니다.

문제를 해결하기 위하여는, NIST의 Samuel Stavis와 마이클 Gaitan는 코넬의 엘리자베스 Strychalski와 석판 인쇄 복잡한 3번째 표면을 가진 nanofluidic 장치를 날조하도록 프로세스를 개발하기 위하여 팀을 만들었습니다. 그들의 방법의 데몬스트레이션으로, 연구원은 지면으로 식각된 "계단" 기하학을 가진 nanofluidic 약실을 구성했습니다. "같은 방식으로 동전 분류하는 사람이 니켈을 분리하는지에 평균 박테리아 보다는 (경미하게 더 작은) 620 나노미터에 상단에 10 나노미터 (사람의 모발의 폭 보다는 더 작은 대략 6,000 시간)에서 진보적으로 증가 깊이가 장치에게 규모, 십센트 및 내무반에 의하여 nanoparticles를 조작하는 그것의 기능을 주는 무슨이 바닥 인 장치를 주는 이 계단 각 수준에서" 족답합니다.

NIST 코넬 nanofabrication 프로세스는 회색눈금 3번째 nanofluidic 장치를 건설하기 위하여 사진 평판을 이용합니다. 사진 평판은 반도체 산업에 의해 십년간 동안 칩에 미소회로 패턴을 새기는 빛의 힘을 이용하기 위하여 이용되었습니다. 회로 패턴은 템플렛에 의해, 또는 빛 다른 양이 감광성 화학제품을 활성화하는 것을 허용하는, photomasks 또는 감광저항 정의되, 칩 물자, 또는 기질 꼭대기에 앉.

전통적인 사진 평판은 "까맣 또는 백색 스텐슬"로 세트 패턴에 따라 감광저항 전부 또는 아무도를 제거하기 위하여 photomasks를 이용하지 않습니다. 빛을 시키는 패턴 그의 "백색" 부분은 기질로 단 하나 깊이에 를 통하여 그 때 식각됩니다. 회색눈금 사진 평판은, 다른 한편으로는, "3개 차원에 있는 감광저항을 활성화하고 조각하기 위하여 회색의 그늘"를 이용합니다. 즉 빛은 패턴에서 정의된 "그늘"에 따라 다양한 각도에 있는 photomask를 통해서 전달됩니다. 허용된 빛 양은 처음부터 끝까지 감광저항의 노출 양, 및, 차례차례로, 발달 후에 제거된 감광성 화학제품 양을 결정합니다.

NIST 코넬 nanofabrication 프로세스는 이 독특한 이용해, 단 하나 식각을 사용하여 나노미터 정밀도를 가진 유리제 기질로 수많은 깊이의 nanochannels를 위한 3번째 패턴을 옮기는 것을 연구원이 허용하.

결과는 3번째 nanofluidic 장치에게 그것의 다양성을 주는 "계단"입니다.

3번째 nanofluidic 장치에 있는 개별적인 DNA 물가의 nanoparticles 그리고 금고의 규모 배타는 전기 이동법, 적용되는 전기장으로 그(것)들을 앞으로 강요해서 해결책을 통해서 하전 입자를의 방법을 사용하여 달성됩니다. 이 비발한 실험에서는, NIST 코넬 연구원은 2개의 다른 해결책을 가진 그들의 장치를 시험했습니다: 1개의 포함 100 나노미터 직경 폴리스티렌 구체 및 그밖 포함 20 마이크로미터 (미터의 millionth) - 일반적인 박테리아 대장균을 감염하는 바이러스에게서 길이 DNA 분자. 각 실험에서는, 해결책은 약실의 깊은 끝으로 주사되고 장치를 통해 더 깊은에서 더 얕은 수준에 그 후에 전기 이동으로 몰았습니다. 그들의 운동이 현미경으로 추적되을 수 있었다 그래야 구체 및 DNA 물가는 둘 다 형광성 염료로 표를 붙였습니다.

경직되어 있는 nanoparticles를 사용하는 예심에서는, 채널 통신로가 입자의 자유롭게 머문 100 나노미터 충분히 이하 인 3번째 nanofluidic 장치의 지구. 바이러스성 DNA 예심에서는 유전 물질은 더 깊은 채널 통신로에서 감기고 더 얕은 그들에서 길게하는 것과 같이 나타났습니다. 이 결과는 3번째 nanofluidic 장치가 성공적으로 규모에 근거를 둔 경직되어 있는 nanoparticles를 제외하고 명백한 모양으로 계단의 다른 단계에 (푸는) 유연한 DNA 물가를 모양없이 했다는 것을 보여줍니다.

지금, 연구원은 다르 치수가 재진 nanoparticles의 측정 혼합물 분리하고 3번째 nanofluidic 환경에서 붙잡은 DNA의 행동을 조사하기 위하여 일하고 있습니다.

이전 계획사업에서는, NIST 코넬 연구원은 "nanoglassblowing를." 새로 녹음한 프로세스에 있는 격렬한 깔때기 모양 입구를 구부리기로 nanochannels를 만들기 위하여 공기를 이용했습니다 그것의 새로운 3번째 사촌 같이, nanoglassblown nanofluidic 장치는 개별적인 DNA 물가의 연구 결과를 촉진합니다. nanoglassblowing에 추가 정보는 2008년 6월 10일 의 http://www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2008_0610.htm#glass에 NIST 기술 구타의 문제점에서 찾아낼 수 있습니다.

나노 과학 종이에서 기술된 일은 국제 연구 위원회 연구 Associateship 프로그램 및 코넬의 Nanobiotechnology 센터에 의해 부분, 국립 과학 재단의 과학의 부분 및 기술 센터 프로그램에서 지원되었습니다. 3번째 nanofluidic 장치는 물자 연구를 위한 코넬 Nanoscale 과학과 기술 시설 그리고 코넬 센터에 날조되고, Nanoscale 과학과 기술을 위한 NIST 센터에 성격을 나타냈습니다. 모든 실험은 메릴란드에 있는 NIST 실험실에 능력을 발휘했습니다.

Last Update: 14. January 2012 11:06

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