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Nanofluidic « Escalier » Separateing et Mélange de Mesure De Nanoparticles Fluorescent De tailles différentes

Published on August 4, 2010 at 8:30 PM

Une clé ou un tournevis d'une taille unique est utile pour quelques travaux, mais pour un projet plus compliqué, vous avez besoin d'un ensemble d'outils de différentes tailles. Après ce principe directeur, les chercheurs au National Institute of Standards and Technology (NIST) ont conçu un dispositif hydraulique de nanoscale qui fonctionne comme « multi-outil » miniature pour fonctionner avec les nanoparticles-objectifs dont les cotes sont mesurées dans les nanomètres, ou des milliardièmes d'un compteur.

D'abord introduit en mars 2009 (voir « Dispositif de Nanofluidic du Monde de Constructions d'Équipe de NIST-Cornell le Premier avec les Surfaces à trois dimensions Complexes », le dispositif se compose d'une cavité avec un « escalier » montant en cascade de l'échelonnement nanofluidic de 30 tunnels en profondeur d'environ 80 nanomètres au haut à environ 620 nanomètres (légèrement plus petits qu'une bactérie moyenne) au bas. Chacun des nombreux « fait un pas » de l'escalier fournit un autre « outil » d'une taille différente pour manipuler des nanoparticles dans une méthode qui est assimilée à la façon dont une trieuse de monnaie d'appoint sépare des nickels, des dixièmes de dollar et des quarts.

Un tunnel nanofluidic du « escalier » 3D avec beaucoup de profondeurs a été utilisé pour séparer et mesurer un mélange des nanoparticles fluorescents de tailles différentes. De Plus Grandes (plus lumineux) et plus petites particules (plus obscures) étaient obligatoires vers le côté peu profond du tunnel (micrographe de fluorescence sur la gauche). Les particules se sont arrêtées au « fait un pas » de l'escalier avec les profondeurs qui ont apparié leurs tailles. Crédit : S.M. Stavis, NIST

Dans un article neuf dans le Laboratoire de tourillon sur un Chip*, l'équipe de recherche de NIST explique que le dispositif peut avec succès exécuter le premier d'une suite planification de nanoscale tâche-séparant et mesurant un mélange des nanoparticles sphériques de différentes tailles (s'échelonnant d'environ 80 à 250 nanomètres de diamètre) dispersées dans une solution. Les chercheurs ont utilisé la méthode d'électrophorèse-le d'entrer les particules chargées par une solution en les forçant vers l'avant avec un électrique appliqué zone-au lecteur les nanoparticles de l'extrémité profonde de la cavité en travers du dispositif dans les tunnels graduel plus peu profonds. Les nanoparticles ont été étiquetés avec la teinture fluorescente de sorte que leurs mouvements aient pu être cheminés avec un microscope.

Comme prévu, les particules plus grandes se sont arrêtées quand elles ont atteint les phases de l'escalier avec les profondeurs qui ont apparié leurs diamètres d'environ 220 nanomètres. Les particules plus petites ont déménagé en circuit jusqu'à elles, aussi, étaient restreintes de l'entrée dans des tunnels plus peu profonds aux profondeurs d'environ 110 nanomètres. Puisque les particules étaient visibles en tant que points fluorescents de lumière, la position dans la cavité où chaque particule individuelle a été arrêtée pourrait être tracée à la profondeur correspondante de tunnel. Ceci a permis aux chercheurs de mesurer la distribution des tailles de nanoparticle et de valider l'utilité du dispositif en tant qu'un outil et manuel de référence de séparation. Intégré dans un microprocesseur, le dispositif pourrait activer trier des mélanges complexes de nanoparticle, sans observation, pour l'application ultérieure. Cet élan a pu s'avérer plus rapide et plus économique que des méthodes conventionnelles de préparation des échantillons et de caractérisation de nanoparticle.

Les régimes d'équipe de NIST pour concevoir les dispositifs nanofluidic les ont optimisé pour le nanoparticle différent triant des applications. Ces dispositifs pourraient être fabriqués avec la définition réglée (en augmentant ou en diminuant la taille de phase des tunnels), sur un domaine particulier des dimensions des particules (en augmentant ou en diminuant les profondeurs de tunnel de maximum et de minimum), et pour les matériaux choisis (en étant conforme la chimie extérieure des tunnels pour optimiser l'interaction avec du produit spécifique). Les chercheurs sont également intéressés à déterminer si leur technique pourrait être employée pour séparer des mélanges des nanoparticles avec les tailles assimilées mais différent forme-pour l'exemple, des mélanges des tubes et des sphères.

* S.M. Stavis, J. Geist et M. Gaitan. Séparation et métrologie des nanoparticles par l'exclusion nanofluidic de taille. Laboratoire sur une Puce, prochaine, Août 2010.

Last Update: 12. January 2012 05:59

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