Kammaren Avskiljer den Nanoparticles Något liknande ”Myntar Sorteraren”,

Published on March 31, 2009 at 6:27 PM

Forskare på Handelsdepartement National Institute of Standards and Technology (NIST) och den Cornell Universitetar har kapitaliserat på ett processaa för fabriks- inbyggt - går runt på den jämna nanometeren (billionth av en mäta), och använt det ytbehandlar att framkalla en metod för att iscensätta den fluidic (nanofluidic) apparaten för första-någonsin nanoscale med komplext tredimensionellt.

(A) Schematiskt av NIST-Cornell den nanofluidic apparaten med komplext 3-D ytbehandlar. Varje ”kliver” av ”trappuppgången” som ses på sidan, markerar ett olikt djup inom kammaren. Märka ”E” visar att riktningen av elkraften sätter in van vid flyttning nanoparticlesna till och med apparaten. Gräsplanen klumpa ihop sig är spheres med diametrar av 100 nanometers vars storleksanpassar begränsar dem från flyttning in i de mer shallower regionerna av kammaren. Spolen i det djupt avslutar av den övre högra kammaren (tränga någon), är en singelDNA strandar som elongates (övre vänstra tränga någon) i det grunt avslutar. (B) Märkte sfäriska nanoparticles för Photomicrographvisning stoppade fluorescerande på nanometeren som 100 var jämn av kammaren, djupet som motsvarar till deras diameter. (C) Photomicrographen av en singelDNA strandar som rullas ihop i det djupt avslutar av kammare (boxas på den avlägsna rätten), och långsträckt i det grunt avsluta (boxas på långt lämnat). Större boxas är closeups, visning somsom märkas fluorescerande, strandar. Kreditera: NIST

Som beskrivit i en pappers- publicerad on-line today i föra journal överNanotechnologyen, * Lilliputianen som kammaren är en prototyp för framtid, bearbetar med beställnings--planlagt ytbehandlar för att behandla och mäta olika typer av nanoparticles i lösning.

Bland de potentiella applikationerna för denna teknologi: bearbeta av nanomaterials för fabriks-; avskiljandet och mäta av komplexa nanoparticleblandningar för drogleverans, genterapi och nanoparticletoxicology; och isoleringen och fångenskapen av individDNA strandar för vetenskaplig studie, som de tvingas för att linda av och elongate (DNA rullar ihop typisk in i ennågot liknande formar i lösning), inom de mest shallowest passagerna av apparaten.

Nanofluidic apparater fabriceras vanligt, genom att etsa som är mycket litet, kanaliserar in i ett exponeringsglas, eller silikonrånet med de samma lithographic tillvägagångssätten som van vid tillverkning går runt, mönstrar på datorchiper. Dessa sänker rektangulärt kanaliserar överträffas därefter med ett exponeringsglas täcker som är obligations- förlägger in. På grund av begränsningarna som är naturliga till konventionell nanofabrication, bearbetar, nästan alla nanofluidic apparater har haft hitintills enkla geometrier med endast några djup. Detta begränsar deras kapacitet att avskilja blandningar av nanoparticles med olikt storleksanpassar, eller studien som nanoscaleuppförandet av biomolecules (liksom DNA) specificerar in.

Att lösa problemet NISTS ytbehandlar Samuel Stavis och Michael Gaitan teamed med Cornells Elizabeth Strychalski för att framkalla ett lithographic processaa för att fabricera nanofluidic apparater med komplext 3-D. Som en demonstration av deras metod konstruerade forskarna en nanofluidic kammare med ”en trappuppgång” geometri som etsades in i däcka. ”Kliver” i detta trappuppgång-varje jämnt ge apparaten som ett progressively ökande djup från 10 nanometers (ungefärligt 6.000 tider mindre än bredden av ett människahår) upptill till 620 nanometers (litet mindre än en genomsnittlig bakterie) på botten-är vad ger apparaten dess kapacitet att behandla nanoparticles storleksanpassar by en myntasorterare avskiljer på samma sätt mynt, dimes och inkvarterar.

Den processaa NIST-Cornell nanofabricationen använder gråtonphotolithography för att bygga 3-D nanofluidic apparater. Photolithography har använts för årtionden av halvledarebranschen för att exploatera driva av ljust för att inrista microcircuiten mönstrar på en gå i flisor. Gå runt mönstrar definieras av mallar eller photomasks, som olika belopp för tillstånd av ljust som aktiverar ett photosensitive kemiskt, eller photoresist, sammanträde atop den materiella gå i flisor eller substraten.

Konventionell photolithography använder photomasks, som ”svart-eller-vit stencilerar” för att ta bort endera alla, eller inga av photoresisten enligt en uppsättning mönstrar. ”De vit” delarna av mönstra-de, som låter lätt, till och med-etsas därefter till ett singeldjup in i substraten. Gråtonphotolithography, å andra sidan, bruk ”skuggar av grå färg” för att aktivera, och att sculpt photoresisten i tre dimensionerar. Med andra ord överförs lätt till och med photomasken i varierande grader enligt ”skuggar” definierat i mönstra. Beloppet av tillåtet ljust bestämmer igenom beloppet av exponering av photoresisten och, i sin tur, beloppet av photosensitive kemiskt som tas bort efter utveckling.

Fördelen för takes för NIST-Cornell nanofabrication den processaa av detta kännetecken och att låta forskarna överföra ett 3-D mönstrar för nanochannels av talrika djup in i en glass substrate med nanometerprecision som använder en singel, etsar.

Resultatet är ”trappuppgången” som ger den 3-D nanofluidic apparaten dess versatility.

Storleksanpassa uteslutandet av nanoparticles, och fångenskap av individen som DNA strandar i den 3-D nanofluidic apparaten, är fulländad genom att använda electrophoresis, metoden av laddade partiklar för flyttningen till och med en lösning, genom att tvinga dem, med en applicerad elkraft sätter in framåtriktat. I dessa nya experiment testade deCornell forskarna deras apparat med två olika lösningar: en som innehåller 100 nanometer-diameter polystyrenspheres, och annat som innehåller 20 mikrometer (som är miljonte av en mäta) - längdDNA-molekylar från en virus som smittar allmänningbakterien Escherichia Coli. I varje experiment injicerades lösningen in i det djupt avslutar av kammaren, och därefter drivande över apparaten från djupare till mer shallower jämnar electrophoretically. Både spheresna och DNA strandar märktes med fluorescerande färg, så att deras förehavanden kunde spåras med ett mikroskop.

I försöken genom att använda styva nanoparticles, var regionen av den 3-D nanofluidic apparaten, var kanaliserar, mindre än 100 djupgående för nanometers som fritt blevs av partiklarna. I de virus- DNA-försöken kanaliserar det genetiska materiellt som syns som rullat ihop i det djupare, och långsträckt i de mer shallower. Dessa resultat visar, att de 3-D nanofluidic uteslutna styva nanoparticlesna för apparaten som baseras på storleksanpassar lyckat och deformerade (uncoiled) den böjliga DNAEN strandar in i distinkt formar på olikt kliver av trappuppgången.

För närvarande är forskarna funktionsdugliga att avskilja och mäta blandningar av olik-storleksanpassade nanoparticles och att utforska uppförandet av DNA som fångas i en 3-D nanofluidic miljö.

I ett föregående projektera, de värmde NIST-Cornell forskarna som används, luftar för att skapa nanochannels med kanalisera-format att bukta hänrycker i ett processaa dem dubbade ”nanoglassblowing.”, Gilla dess nya 3-D kusin, nanoglassblownen som den nanofluidic apparaten gör studien av individen lättare, DNA strandar. Mer information på nanoglassblowing kan finnas i Juni 10, 2008, utfärdar av NIST-TechTakt på http://www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2008_0610.htm#glass.

Arbetet som beskrevs i den pappers- Nanotechnologyen, stöttades i del av det Associateship för Forskning för MedborgareForskningRådet Programet, och Cornells Nanobiotechnology Centrerar, delen av Nationalets Science Foundation Vetenskap, och Teknologi Centrerar Program. De 3-D nanofluidic apparaterna fabricerades på den Cornell Nanoscale Vetenskapen, och TeknologiLättheten och Cornellen Centrerar för Material Forskar, och karakteriserat på NISTEN Centrera för Nanoscale Vetenskap och Teknologi. Alla experiment utfördes på NIST-laboratoriumna i Maryland.

Last Update: 24. January 2012 14:53

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit