Trädgårdsmästare använder ofta plastskivor med strategiskt placerade hål för att deras växter ska kunna växa men hålla ogräs från att slå rot.

Forskare från UCLA:s California NanoSystems Institute har funnit att samma grundläggande tillvägagångssätt är ett effektivt sätt att placera molekyler i de specifika mönster de behöver i små nanoelektroniska enheter. Tekniken kan vara användbar för att skapa sensorer som är tillräckligt små för att registrera hjärnsignaler.

Under ledning av Paul Weiss, en framstående professor i kemi och biokemi, forskarna utvecklade ett ark grafenmaterial med små hål i som de sedan kunde placera på ett guldunderlag, ett ämne som lämpar sig väl för dessa enheter. Hålen tillåter molekyler att fästa vid guldet exakt där forskarna vill ha dem, skapa mönster som styr den fysiska formen och de elektroniska egenskaperna hos enheter som är 10, 000 gånger mindre än bredden på ett människohår.

Ett papper om arbetet publicerades i tidningen ACS Nano .

"Vi ville utveckla en mask för att placera molekyler endast där vi ville ha dem på en stencil på det underliggande guldsubstratet, "Weiss sa." Vi visste hur vi skulle fästa molekyler till guld som ett första steg mot att göra de mönster vi behöver för nanodevices elektroniska funktion. Men det nya steget här var att förhindra mönstringen på guldet på platser där grafen var. Den exakta placeringen av molekyler gör att vi kan bestämma exakt mönster, vilket är nyckeln till vårt mål att bygga nanoelektroniska enheter som biosensorer. "

Med förskottet, att göra nanoelektroniska och nanobioelektroniska enheter kan vara mycket effektivare än nuvarande metoder för molekylär mönster, som använder en teknik som kallas nanolitografi. Weiss sa att det kan vara särskilt användbart för forskare som försöker placera molekylära sensorer på ytan av guld eller andra nanomaterial som används för deras känslighet och selektivitet men som är svåra att arbeta med på grund av deras storlek.

Neurosensorer som kan mäta hjärncells- och kretsfunktion i realtid kan avslöja nya insikter om sjukdomar som autism och depression. I sista hand, Weiss sa, forskarna hoppas kunna stimulera enskilda hjärnkretsar med hjälp av sensorer så att de kan förutsäga viktiga kemiska skillnader mellan funktion och funktionsfel i hjärnan. Denna kunskap kan sedan användas för att utveckla mål för nya generationer av behandlingar för neurologiska sjukdomar.