Forskere skaber grafenbarriere for præcist at kontrollere molekyler til fremstilling af nanoelektronik

Gartnere bruger ofte plastikplader med strategisk placerede huller for at lade deres planter vokse, men forhindre ukrudt i at slå rod.

Forskere fra UCLA's California NanoSystems Institute har fundet ud af, at den samme grundlæggende tilgang er en effektiv måde at placere molekyler i de specifikke mønstre, de har brug for i små nanoelektroniske enheder. Teknikken kan være nyttig til at skabe sensorer, der er små nok til at optage hjernesignaler.

Anført af Paul Weiss, en fremtrædende professor i kemi og biokemi, forskerne udviklede et ark grafenmateriale med små huller i, som de derefter kunne placere på et guldsubstrat, et stof, der er velegnet til disse enheder. Hullerne gør det muligt for molekyler at binde sig til guldet præcis, hvor forskerne vil have dem, skabe mønstre, der styrer den fysiske form og elektroniske egenskaber af enheder, der er 10, 000 gange mindre end bredden af ​​et menneskehår.

En artikel om arbejdet blev offentliggjort i tidsskriftet ACS Nano .

"Vi ønskede at udvikle en maske til kun at placere molekyler, hvor vi ville have dem på en stencil på det underliggende guldsubstrat, " sagde Weiss. "Vi vidste, hvordan man vedhæftede molekyler til guld som et første skridt mod at lave de mønstre, vi har brug for til den elektroniske funktion af nanoenheder. Men det nye trin her var at forhindre mønstret på guldet på steder, hvor grafen var. Den nøjagtige placering af molekyler gør det muligt for os at bestemme nøjagtige mønstre, hvilket er nøglen til vores mål om at bygge nanoelektroniske enheder som biosensorer."

Med fremrykningen, fremstilling af nanoelektroniske og nanobioelektroniske enheder kunne være meget mere effektivt end nuværende metoder til molekylær mønsterdannelse, som bruger en teknik kaldet nanolitografi. Weiss sagde, at det kunne være særligt nyttigt for forskere, der forsøger at placere molekylære sensorer på overfladen af ​​guld eller andre nanomaterialer, der bruges på grund af deres følsomhed og selektivitet, men som er svære at arbejde med på grund af deres størrelse.

Neurosensorer, der kunne måle hjerneceller og kredsløbsfunktion i realtid, kunne afsløre ny indsigt i sygdomme som autisme og depression. Ultimativt, Weiss sagde, forskerne håber at kunne stimulere individuelle hjernekredsløb ved hjælp af sensorer, så de kan forudsige vigtige kemiske forskelle mellem funktion og fejlfunktion i hjernen. Denne viden kan så bruges til at udvikle mål for nye generationer af behandlinger for neurologiske sygdomme.