控制單粒子運動的“納米閥門”問世
來源：科技日報 2018-05-29 16:30:21
據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)近日報道，瑞士研究人員開發(fā)出一種“納米閥門”，能在納米尺度上控制微細管道里單個粒子的運動，有望用于研究納米粒子的性質，幫助開發(fā)新型材料和藥物。
該技術由瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學研究團隊開發(fā)。他們在新聞公報中說，這種閥門適用于金屬或半導體納米粒子、病毒微粒、脂質體、抗體分子等多種微粒，在材料、化學和生物醫(yī)學等領域都將找到用武之地。
在納米尺度上，物質的性質與宏觀狀態(tài)下大不相同，其運動無法用機械閥門控制。據(jù)研究人員介紹，為了打開和關閉超薄通道中的納米顆粒流，他們用到了電力。他們在硅芯片上蝕刻出直徑為300納米—500納米的通道，將需要安裝閥門的部位收窄，并在這個“瓶頸”外側安裝電極。施加特定的電場，能對通道中的微粒產(chǎn)生作用力，決定它能否通過“瓶頸”。
實驗顯示，純水中的納米粒子平時無法通過“瓶頸”，對于這些粒子來說，閥門處于關閉狀態(tài);施加電場則可使粒子通過“瓶頸”，相當于閥門打開。然而，對于鹽溶液中的納米粒子，情況剛好相反，閥門平時是打開的，施加電場后關閉。在實際應用中，鹽溶液中的病毒、抗體等生物粒子可以被輕易操控。
研究人員利用帶閥門的三叉管道，使混在一起的兩種納米粒子流向不同的出口，實現(xiàn)分離。這意味著，設計出相應的管道系統(tǒng)和電場，能篩選、過濾特定性質的粒子。他們還成功地將單個粒子引導到兩個閥門之間的區(qū)域，將其禁錮在狹小空間內，這能減少粒子無規(guī)則運動的干擾，便于觀測粒子性質。
研究人員還與蘇黎世大學的科學家一起，成功使用該系統(tǒng)操控直徑僅10納米的半導體粒子和抗體微粒。
相關論文發(fā)表于最新一期英國《自然·納米技術》雜志。
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