(PhysOrg.com) -- En process som används för att producera nanoskopiska strukturer som allt mindre integrerade kretsar, biosensorer, och genchip är känd som dip-pen nanolitografi, där nanotipen på ett atomkraftmikroskop används för att "skriva" ett mönster direkt på ett substrat.
I journalen Angewandte Chemie , ett koreanskt forskarlag ledd av Jung-Hyurk Lim vid Chungju National University i Chungju har nu introducerat en förfinad nanotip för denna teknik. Med sin "nanoquill", det är möjligt att snabbt producera komplexa nanomönster från stora biomolekyler - såsom kompletta viruspartiklar, exakt, och flexibelt.
Atomkraftsmikroskopi, ursprungligen designad för att bestämma ytornas nanoskopiska strukturer, har sedan dess med stor framgång använts till en annan användning:I dopppennanolitografi, nanotipen doppas som en penna i en "bläckbrunn" och molekylerna avsätts sedan som bläck på ett lämpligt substrat för att bilda komplexa nanomönster. Avgörande för denna process är en liten vattenmenisk som bildas mellan ytan som ska skrivas på och nanotipsen; menisken tillhandahåller en väg genom vilken molekylerna i bläcket – DNA, peptider, eller proteiner – kan flytta till ytan. Dock, större molekyler kan inte diffundera genom menisken och kan inte avsättas på ytan. Tack vare en ny nanotip, de koreanska forskarna har nu övervunnit denna begränsning. Den nya spetsen är gjord av kiseldioxid som har belagts med en välkaraktäriserad biokompatibel polymer. Detta bildar ett nanoporöst polymernätverk med pordiametrar mellan 50 och flera hundra nanometer.
När denna spets doppas i en lösning som innehåller biomolekyler, polymeren absorberar vätskan och sväller till en gel. När den laddade "nanoquillen" kommer i kontakt med ett aminbelagt substrat, biomolekylerna diffunderar ut ur gelén till ytan. Eftersom diffusion från gelén till ytan möter mindre motstånd än diffusion genom en vattenmenisk, det är möjligt att deponera mycket större biomolekyler än i den konventionella metoden.
Som en demonstration, forskarna valde ut viruspartiklar bundna till ett fluorescensfärgämne som bläck. De kunde använda detta för att producera mönster med mer än 1000 individuella nanodots utan att behöva fylla på pennan. Till skillnad från den konventionella tekniken, ökad kontakttid mellan ytan och spetsen på fjäderpennan ökar antalet individuella virus inom pricken, men inte dess diameter. Dock, forskarna kunde generera punkter av olika storlekar (400, 200, och 80 nm) genom att variera spetsens diameter. Denna variation kan ganska lätt kontrolleras av polymerisationsreaktionens varaktighet.
