211service.com
Łatwe do wykonania nanoczujniki
Jedną z najbardziej przekonujących obietnic nanotechnologii są maleńkie detektory, które mogą błyskawicznie przeszukiwać setki toksyn lub patogenów. Dołączone do małych urządzeń przenośnych czujniki te mogą zapewniać szybkie alarmy o atakach bioterrorystycznych. Mogą być również wykorzystywane do szybkiego i precyzyjnego wykrywania wczesnych objawów raka, zanim choroba stanie się śmiertelna. (Patrz Testy na raka w aptekach.)
Koncepcja artysty dotycząca czujników nanoprzewodowych zdolnych do wykrywania niewielkich stężeń określonych cząsteczek. Nowa technika wytwarzania tych czujników może doprowadzić do ich szerokiego zastosowania w urządzeniach przenośnych, w zastosowaniach od nauk podstawowych po badania przesiewowe w kierunku raka.
Teraz naukowcy z Uniwersytetu Yale opracowali ultraczułe czujniki w nanoskali, które są łatwe w produkcji. Jak wykazali już inni badacze, czujniki są oparte na półprzewodnikowych nanoprzewodach, które mogą wykrywać pojedyncze cząsteczki wirusa lub bardzo niskie stężenia docelowej substancji. (Patrz Super-Sensitive Screen .) Urządzenia z czujnikami Nanowire okazały się jednak trudne do masowej produkcji. Po pierwsze, metody stosowane do ich wytwarzania są zazwyczaj niekompatybilne z metodami używanymi do wytwarzania elektroniki wzmacniającej i przetwarzającej sygnały generowane przez nanoprzewody.
W procesie opracowanym przez Marka Reeda, profesora elektrotechniki i fizyki stosowanej, oraz jego współpracowników, czujniki nanoprzewodowe można wytwarzać metodami zgodnymi z wysokoprzepustowymi technikami przemysłu półprzewodnikowego. Wytworzone w ten sposób czujniki można zintegrować z elektroniką niezbędną do przetwarzania danych, potencjalnie prowadząc do kompaktowych i stosunkowo niedrogich urządzeń.
Takie czujniki mogą być znacznie mniejsze niż standardowe czujniki optyczne i prostsze w użyciu. Ponieważ czujniki byłyby oparte na sygnale elektronicznym, cząsteczki docelowe nie musiałyby być znakowane chemicznie cząsteczkami fluorescencyjnymi, a następnie obserwowane przez nieporęczne czytniki optyczne. Tysiące czujników można umieścić w ręcznym urządzeniu, co może dawać wyniki niemal natychmiast.
Aby wykonać swoje czujniki, Reed i jego koledzy zastosowali proces podobny do tego, który stosuje się do wzorcowania chipów komputerowych.
Naukowcy zaczynają od dostępnych na rynku warstw krzemu na wierzchu materiału izolacyjnego; następnie używają konwencjonalnych technik do tworzenia wzorów linii zwanych maskami, które określają położenie nanodrutów. Następnie trawią silikon, którego nie przykrywają maski. Chociaż maski nie są wystarczająco cienkie, aby wytworzyć nanodruty, naukowcy pozwalają, aby wytrawianie dalej niszczyło materiał pod krawędziami maski, kończąc zadanie. Korzystając z tego procesu, naukowcy byli w stanie wykonać wiele nanoczujników na tym samym chipie.
W eksperymentach opisanych w numerze czasopisma z tego tygodnia Natura czujniki były używane do wykrywania różnych rzeczy, w tym określonych przeciwciał. Nanodruty są najpierw nakrapiane cząsteczkami zaprojektowanymi do wiązania się z docelowym przeciwciałem; gdy cel jest obecny i połączenie jest utworzone, powoduje zmianę przewodnictwa w nanodrutach, tworząc czytelny sygnał. Ponieważ układ odpornościowy organizmu wytwarza niewielkie ilości przeciwciał w odpowiedzi na choroby, takie jak rak, urządzenia można wykorzystać do wczesnej diagnozy.
Chociaż nie określi, kiedy urządzenia wykorzystujące czujniki będą dostępne, Reed mówi, że powinno to nastąpić wkrótce. Pracuję nad wieloma rzeczami, których nigdy w życiu nie zobaczę, mówi. Stanie się to za mojego życia.