Flytta en nanopartikel efter behag:den här bilden visar banorna för elektronstrålrörelsen och den totala rörelsen för en fångad nanopartikel av guld.
(Phys.org) —Nanoteknik, manipulering av materia i atom- och molekylskala, har stort löfte för allt från otroligt snabba datorer till kemiska sensorer som kan sniffa ut cancerceller. Men hur går det till att bygga en enhet gjord av delar som är en miljarddels meter stora?
Över åren, forskare har utvecklat verktyg för detta mikroskopiska arbete. Ta till exempel optisk pincett, som använder ljus för att fånga och flytta föremål som mäter en miljonedel av en meter. Forskare använder optisk pincett för att manipulera biologiska material som proteiner. Dock, att använda ljus för att manipulera ännu mindre objekt i nanometer skala är knepigt. Det finns andra tekniker för jobbet, men det är säkert att säga att det finns gott om plats för fler verktyg i nano -verktygslådan.
Nu, forskare från Berkeley Lab och National University of Singapore har utvecklat ett sätt att manipulera nanopartiklar med hjälp av en elektronstråle. Som nyligen rapporterats, de använde en elektronstråle från ett transmissionselektronmikroskop för att fånga guldnanopartiklar och styra deras rörelse. De använde också strålen för att montera flera nanopartiklar till ett tätt kluster. Och, eftersom strålen kommer från ett elektronmikroskop, de kunde avbilda nanopartiklarna när de manipulerade dem.
Hur man fångar en guldnanopartikel i en miljöcell:en elektronstråle passerar genom ett kiselnitridfönster och tar tag i nanopartikeln.
Baserat på deras resultat, forskarna tror att deras tillvägagångssätt kan leda till ett nytt sätt att bygga nanostrukturer en nanopartikel i taget.
Forskningen leddes av Haimei Zheng från Berkeley Labs Materials Sciences Division. Hon och kollegor började med att smörja in en guldpartikel med en tio nanometer diameter mellan två transparenta kiselnitridmembran. Denna vätskefyllda smörgås, kallas en miljöcell, gör det möjligt att avbilda objekt med ett transmissionselektronmikroskop med en sub-nanometerupplösning. Miljöcellen utvecklades på Berkeley Lab.
De passerade sedan en elektronstråle genom cellen och fångade nanopartikeln i strålen. Nanopartikeln studsade fram och tillbaka i strålen, men aldrig undgått dess gränser. När de flyttade strålen i valfri riktning med en hastighet av cirka tio nanometer per sekund, den instängda nanopartikeln drogs över membranytan.
Nästa, forskarna fångade flera guldnanopartiklar inuti strålen och korrelerade dem till ett tätt gäng genom att snabbt minska strålens diameter från 200 nanometer till 50 nanometer. De flyttade också nanopartiklarna över membranytan genom att flytta elektronstrålen.
Zheng och kollegor arbetar nu med att förstå hur elektronstrålen fångar nanopartiklarna. De vill också utveckla sätt att automatisera positionering och förflyttning av nanopartiklar, vilket är ett viktigt steg mot snabb och effektiv montering av nanostrukturer.
