نانوحفره های کنترل شده از ورود ذرات جلوگیری می کنند - وبلاگ بروز

به گزارش وبلاگ بروز، محققان ژاپنی با استفاده از نانوحفره ها، چیدمانی ارائه کردند که می توان با اعمال ولتاژ روی نانوحفره، به صورت کنترل شده از ورود ذرات عبوری جلوگیری کرد.

به گزارش گروه فناوری وبلاگ بروز، پژوهشگران نانوحفره های کنترل شده با ولتاژی را ایجاد کردند که می توانند ذرات را هنگام عبور از آن به دام بیندازند. دانشمندانی از موسسه تحقیقات علمی و صنعتی دانشگاه اوزاکا این نانوحفره ها را در دی اکسید سیلیکونی ساختند که فقط 300 نانومتر قطر داشته و توسط الکترود احاطه شده است. این نانوحفره ها می توانند فقط با اعمال ولتاژ از ورود ذرات جلوگیری کنند که ممکن است بتوان از آن ها در تولید حسگر هایی استفاده کرد که قادرند غلظت های بسیار کمی از مولکول های هدف را تشخیص داده و همچنین فناوری توالی یابی DNA نسل بعدی را ایجاد کنند.

نانوحفره های مورد استفاده در این پروژه، روزنه های بسیار ریزی هستند که ابعاد آن ها در حدی است که فقط یک مولکول یا ذره از آن عبور می کند. حرکت نانوذرات از طریق این سوراخ ها معمولاً می تواند به عنوان یک سیگنال الکتریکی تشخیص داده شود که آن ها را به یک پلتفرم امیدوارکننده برای حسگر های تک ذره ای جدید تبدیل می کند.

با این حال، کنترل حرکت ذرات از میان این نانوحفره ها تا به امروز یک چالش بزرگ برای محققان بوده است. دانشمندان دانشگاه اوزاکا از فناوری سیستم های نانوالکترومکانیکی یکپارچه برای تولید نانوحفره های حالت جامد، استفاده کردند، نانوحفره هایی که فقط 300 نانومتر عرض داشته و با الکترود های دروازه ای از جنس پلاتین مدور دهانه ها حفره محاط شده است.

این مهندسی موجب می شود که از عبور نانوذرات جلوگیری شود. این امر با انتخاب ولتاژ صحیحی که یون ها را در محیط تحت تاثیر قرار می دهد، انجام می شود. در واقع اعمال ولتاژ موجب می شود تا جریان متقابلی ایجاد شود که ورود نانوذره را مسدود کند.

ماکوسو تسوتسوی، نویسنده اول مقاله مربوط به این پروژه می گوید: حرکات تک نانوذره را می توان از طریق ولتاژ وارد شده به الکترود دروازه اطراف، هنگامی که جریان الکترواسموتیک را از طریق پتانسیل الکتریکی سطح تنظیم کنیم، کنترل کرد.

پس از اینکه ذره در دهانه نانوحفره به دام افتاد، می توان عدم تعادل نیروی ظریف بین جاذبه الکتروفورزی و کشش هیدرودینامیکی را ایجاد کرد. در آن لحظه، ذرات می توانند بسیار آهسته کشیده شوند که ممکن است اجازه دهد پلیمر های دراز مانند DNA با سرعت صحیح برای تعیین توالی از میان نانوحفره عبور کنند.

توموجی کاوای از محققان این پروژه می گوید: روش حاضر نه تنها می تواند دقت حسگری بهتری در ابعاد نانومتری را فراهم کند، بلکه روش تجزیه و تحلیل ساختاری پروتئین را نیز فراهم می کند. در حالی که از نانوحفره ها برای شناسایی مولکول های مختلف هدف براساس جریان تولید شده استفاده شده است، فناوری توسعه یافته در این پروژه امکان آزمایش دامنه وسیع تری از آنالیز ها را فراهم می کند. به عنوان مثال، ممکن است مولکول های کوچکی مانند پروتئین ها و بخش های میکرو RNA که با سرعتی بسیار کنترل شده جذب می شوند نیز شناسایی شوند.