Video som visar en 10 µm × 1 µm fluorescensmärkt stav som kontrolleras med hjälp av en kombination av elektriska fält och vätskeflöde för att färdas längs "NIST"-banan, grafiskt underlagd i rött. Staven är gjord för att samtidigt rotera och inrikta sig tangentiellt mot vart och ett av de 12 linjesegmenten när dess masscentrum når slutet av ett segment. Det avbildade området är 160 µm × 70 µm.
(Phys.org) – Forskare från NIST Center for Nanoscale Science and Technology och University of Maryland har använt en kombination av elektriska fält och vätskeflöde för att exakt flytta och rotera nanotrådar, och har visat att denna metod kan användas för att manipulera nanotrådar oavsett om de är gjorda av dielektrikum, halvledande, eller metalliska material. Sedan elektroosmos, som använder en applicerad elektrostatisk potential för att flytta vätska över en vätskekanal, är lika effektiv för att flytta nanotrådar oavsett vad de är gjorda av, tekniken har potentiell användning i en mängd olika tillämpningar, inklusive byggnadsstrukturer för att känna av och styra elektromagnetiska vågor, styrande nanotrådsljuskällor, och styrande nanotrådar för att exakt leverera kemikalier till celler.
Forskarna tillverkade en 170 µm × 170 µm central kontrollregion i skärningspunkten mellan fyra mikrokanaler. Ett återkopplingskontrollsystem användes för att generera de vätskeflöden som behövdes för att förvandla och rotera nanotråden. Baserat på en nanotråds position och orientering, som observeras genom ett mikroskopobjektiv, en datoralgoritm bestämmer den kvartett av spänningar som behövs på de perifera elektroderna för att skapa ett vätskeflöde som exakt kommer att flytta nanotråden till en annan specifik plats och orientering. Enheten kan flytta nanotrådar med en genomsnittlig fångstprecision på 600 nm i position och 5,4° i orientering.
Eftersom tekniken är materialoberoende, den kan användas för att manipulera vilken typ av nanotråd som helst eller annat, mer komplexa stavformade strukturer, leder till att forskarna föreställer sig en mängd nya mätmetoder. Till exempel, nanotrådar kan konstrueras för att svara på sin omgivning genom att sända ut fluorescerande ljus med en intensitet relaterad till det lokala optiska fältet. Med denna nya metod, man skulle kunna styra sådana nanotrådar i vätskor runt ett föremål av intresse, med fluorescensintensiteten som en reporter för det lokala området, och därmed kartlägga dessa fält på distans på nanometerskalan.
