房间分隔象 ‘硬币整理者的’ Nanoparticles

Published on March 31, 2009 at 6:27 PM

商务部的国家标准技术局 (NIST) 和康奈尔大学的研究员利用了制造的集成电路进程在毫微米 (十亿分之一仪表) 级别并且使用了它开发设计的第一 nanoscale 能流动的 (nanofluidic) 设备方法有复杂三维表面的。

(a) NIST 康奈尔 nanofluidic 设备的概要有复杂三维表面的。 每个 “步骤在这个端”看见的”这个 “楼梯指示在这个房间内的不同的深度。 这份信函 “E”显示用于的这个电场的方向通过设备移动 nanoparticles。 绿色球是与范围从搬入制约他们这个房间的更浅的地区 100 毫微米的直径的范围。 在这个房间 (右上方角落) 的深刻的末端的卷是延长的一条唯一脱氧核糖核酸子线 (左上部角落) 在浅末端。 (b) 显示萤光标记的球状 nanoparticles 的显微象片终止了在这个房间,对应于他们的直径的深度的 100 毫微米级别。 (c) 在房间一条唯一脱氧核糖核酸子线的显微象片 (在最右端的配件箱的) 深刻的末端在浅末端 (在最左端的配件箱被盘绕并且被延长)。 更大的配件箱是显示萤光标记的子线的特写镜头。 赊帐: NIST

正如文件发布在线今天所描述在日记帐纳米技术里, * 厨柜房间是将来的工具的还原以操作和评定 nanoparticles 的不同的类型的按客户要求设计的表面在解决方法的。

在对此技术的潜在的申请中: 处理制造的 nanomaterials; 分隔和评定药物发运、基因治疗和纳米颗粒毒素学的复杂纳米颗粒混合物; 并且各自的脱氧核糖核酸子线的隔离和分娩科学研究的,当他们被迫在设备的最浅的段落内解开和延长 (典型脱氧核糖核酸盘绕到在解决方法的象球的形状)。

Nanofluidic 设备通过铭刻微小的通道通常制造到一个玻璃或硅片与使用的同样平版印刷的程序制造电路模式在计算机芯片。 这些平面的长方形通道然后冠上与到位被结合的玻璃盖。 由于限制内在对常规极小制作进程,几乎所有 nanofluidic 设备迄今有与仅一些深度的简单的几何。 这限制他们的能力分隔 nanoparticles 混合物用不同的范围的或详细学习原生质 nanoscale 工作情况 (例如脱氧核糖核酸)。

要解决这个问题, NIST 的塞缪尔 Stavis 和迈克尔 Gaitan 合作与康奈尔的伊丽莎白 Strychalski 开发一个平版印刷的进程制造有复杂三维表面的 nanofluidic 设备。 作为他们的方法的演示,研究员修建了与 “楼梯”几何的一个 nanofluidic 房间被铭刻到这个楼层。 “在产生从 10 毫微米的设备的此楼梯每个级别跨步” (大约 6,000 次的累进增长的深度小于人发的宽度) 在对 620 毫微米的顶层 (轻微小于平均细菌) 在底层是什么产生设备其能力由范围硬币整理者相似地分隔镍,角钱和季度操作 nanoparticles。

NIST 康奈尔极小制作进程使用灰色极谱石版影印建立三维 nanofluidic 设备。 石版影印用于数十年由半导体行业利用光的功率刻记在筹码上的微型电路模式。 电路模式是由模板定义的或者光掩膜,允许不同的相当数量光激活一种光敏化学制品,或者光致抗蚀剂,坐在筹码材料或者基体上面。

常规石版影印不使用光掩膜作为 “黑或白的钢板蜡纸”根据集模式取消所有或光致抗蚀剂。 让光的 “空白”部分的模式那些通过然后被铭刻对唯一深度到这个基体。 灰色极谱石版影印,另一方面,使用 “灰色树荫”激活和雕刻在三维数的光致抗蚀剂。 换句话说,光通过在不同程度的光掩膜传输根据在这个模式”定义的 “树荫。 光允许的相当数量通过确定相当数量光致抗蚀剂的风险,并且,反过来,在发展以后光敏化学制品被去除的相当数量。

使用唯一铭刻, NIST 康奈尔极小制作进程利用此典型,允许研究员调用许多深度 nanochannels 的三维模式到与毫微米精确度的玻璃基体。

这个结果是产生三维 nanofluidic 设备其通用性的 “楼梯”。

各自的脱氧核糖核酸子线的 nanoparticles 和分娩范围排除在三维 nanofluidic 设备的使用电泳法,移动荷电粒子方法是实现的通过解决方法通过今后迫使他们与一个应用的电场。 在这些新颖的实验, NIST 康奈尔研究员测试了他们的设备用二个不同解决方法: 一包含的 100 毫微米直径多苯乙烯范围和其他包含的 20 测微表 (百万分之一仪表) 长的脱氧核糖核酸分子从传染公用细菌大肠埃希氏菌的病毒。 在每个实验,这个解决方法被注射了到这个房间的深刻的末端在设备间电泳然后被驱动了从更深到更浅的级别。 范围和脱氧核糖核酸子线用荧光染料标记,以便他们的移动能跟踪与显微镜。

在使用严格的 nanoparticles 的试算,通道少于 100 毫微米详细是免于坚持微粒三维 nanofluidic 设备的区域。 在病毒脱氧核糖核酸试算,基因在更加深刻的通道在更浅部分出现如被盘绕和延长。 这些结果向显示三维 nanofluidic 设备顺利地排除了在范围基础上的严格的 nanoparticles 并且扭屈了 (展开) 灵活的脱氧核糖核酸子线到明显的形状在这个楼梯的不同的步骤。

目前,研究员工作分隔和不同尺寸 nanoparticles 评定混合物和调查在三维 nanofluidic 环境里获取的脱氧核糖核酸工作情况。

在一个早先项目,他们叫 “nanoglassblowing 的 NIST 康奈尔研究员在进程使用激昂的航空创建 nanochannels 用弯曲漏斗型入口”。 象其新的三维表兄弟, nanoglassblown nanofluidic 设备实现各自的脱氧核糖核酸子线的研究。 关于 nanoglassblowing 的更多信息可能在 2008年 6月 10日, NIST 在 http://www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2008_0610.htm#glass 的技术敲打的问题被找到。

一部分由全国研究会议研究 Associateship 程序和康奈尔的 Nanobiotechnology 中心,一部分的国家科学基金会的科学和技术中心程序支持在纳米技术文件描述的这个工作。 三维 nanofluidic 设备被制造了在康奈尔 Nanoscale 科学技术设备和康奈尔中心材料研究,并且被分析了在 NIST 中心 Nanoscale 科学技术。 所有实验在 NIST 实验室执行在马里兰。

Last Update: 14. January 2012 03:21

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