Et andet værktøj i nano -værktøjskassen:Forskere bruger elektronstråle til at manipulere nanopartikler

(Phys.org) —Nanoteknologi, manipulation af stof i atom- og molekylskala, holder stort løfte om alt fra utroligt hurtige computere til kemiske sensorer, der kan snuse kræftceller ud. Men hvordan går man frem for at bygge en enhed lavet af dele, der er en milliarddel af en meter i størrelse?

I årenes løb, forskere har udviklet værktøjer til dette mikroskopiske håndværk. Tag for eksempel optisk pincet, som bruger lys til at fange og flytte objekter, der måler en milliontedel af en meter. Forskere bruger optisk pincet til at manipulere biologiske materialer som proteiner. Imidlertid, at bruge lys til at manipulere endnu mindre objekter i nanometer-skala er en vanskelig forretning. Der er andre teknikker til jobbet, men det er sikkert at sige, at der er masser af plads til flere værktøjer i nano -værktøjskassen.

Nu, forskere fra Berkeley Lab og National University of Singapore har udviklet en måde at manipulere nanopartikler ved hjælp af en elektronstråle. Som for nylig rapporteret, de brugte en elektronstråle fra et transmissionselektronmikroskop til at fange guldnanopartikler og styre deres bevægelse. De brugte også strålen til at samle flere nanopartikler til en tæt klynge. Og, fordi strålen er fra et elektronmikroskop, de var i stand til at forestille sig nanopartiklerne, mens de manipulerede dem.

Baseret på deres resultater, forskerne mener, at deres tilgang kan føre til en ny måde at bygge nanostrukturer på en nanopartikel ad gangen.

Forskningen blev ledet af Haimei Zheng fra Berkeley Labs Materials Sciences Division. Hun og kolleger begyndte med at smøre en guldpartikel på ti nanometer i diameter mellem to transparente siliciumnitridmembraner. Denne væskefyldte sandwich, kaldet en miljøcelle, gør det muligt at fotografere objekter med et transmissionselektronmikroskop ved en sub-nanometeropløsning. Miljøcellen blev udviklet på Berkeley Lab.

De førte derefter en elektronstråle gennem cellen og fangede nanopartiklen i strålen. Nanopartiklen hoppede frem og tilbage inden for strålen, men slap aldrig fra dens grænser. Da de flyttede strålen i en hvilken som helst retning med en hastighed på cirka ti nanometer i sekundet, den fangede nanopartikel blev trukket hen over membranoverfladen.

Næste, forskerne fangede flere guld nanopartikler inde i strålen og korrelerede dem til en stram bundt ved hurtigt at reducere strålens diameter fra 200 nanometer til 50 nanometer. De flyttede også klyngen af ​​nanopartikler hen over membranoverfladen ved at flytte elektronstrålen.

Zheng og kolleger arbejder nu på at forstå, hvordan elektronstrålen fanger nanopartiklerne. De ønsker også at udvikle måder at automatisere positionering og bevægelse af nanopartikler, hvilket er et vigtigt skridt i retning af hurtig og effektiv samling af nanostrukturer.