Nanotråds position og orientering styres præcist ved hjælp af væskeflow

(Phys.org) – Forskere fra NIST Center for Nanoscale Science and Technology og University of Maryland har brugt en kombination af elektriske felter og væskestrøm til præcist at flytte og rotere nanotråde, og har vist, at denne metode kan bruges til at manipulere nanotråde, uanset om de er lavet af dielektriske, halvledende, eller metalliske materialer. Siden elektroosmose, som bruger et påført elektrostatisk potentiale til at flytte væske hen over en væskekanal, er lige så effektiv til at flytte nanotråde, uanset hvad de er lavet af, teknikken har potentiel brug i en lang række applikationer, herunder bygningsstrukturer til at føle og lede elektromagnetiske bølger, styring af nanotråd lyskilder, og styring af nanotråde til præcist at levere kemikalier til celler.

Forskerne fremstillede en 170 µm × 170 µm central kontrolregion i skæringspunktet mellem fire mikrokanaler. Et feedback-kontrolsystem blev brugt til at generere de væskestrømme, der var nødvendige for at translate og rotere nanotråden. Baseret på en nanotråds position og orientering, som observeres gennem et mikroskopobjektiv, en computeralgoritme bestemmer den kvartet af spændinger, der er nødvendige på de perifere elektroder for at skabe en væskestrøm, der præcist vil flytte nanotråden til en anden specifik placering og orientering. Enheden er i stand til at flytte nanotråde med en gennemsnitlig indfangningspræcision på 600 nm i position og 5,4° i orientering.

Fordi teknikken er materialeuafhængig, den kan bruges til at manipulere enhver form for nanotråd eller andet, mere komplekse stangformede strukturer, får forskerne til at forestille sig en række nye målemetoder. For eksempel, nanotråde kan konstrueres til at reagere på deres omgivelser ved at udsende fluorescerende lys med en intensitet relateret til det lokale optiske felt. Ved at bruge denne nye metode, man kunne styre sådanne nanotråde i væsker rundt om en genstand af interesse, med fluorescensintensiteten, der tjener som reporter for det lokale felt, og derved kortlægge disse felter på afstand på nanometerskalaen.