Registrer deg nå

Logg Inn

Mistet Passord

Mistet passordet ditt? Vennligst skriv inn E-postadressen din. Du vil motta en lenke og opprette et nytt passord via e-post.

Legg til innlegg

Du må logge inn for å legge til innlegget .

Legg til spørsmål

Du må logge inn for å stille et spørsmål.

Logg Inn

Registrer deg nå

Velkommen til Scholarsark.com! Registreringen din gir deg tilgang til å bruke flere funksjoner på denne plattformen. Du kan stille spørsmål, gi bidrag eller gi svar, se profiler til andre brukere og mye mer. Registrer deg nå!

Teamet finner opp en metode for å krympe objekter til nanoskalaen: Det er ikke helt Ant-Man-drakten, men systemet produserer 3D-strukturer en tusendel av størrelsen på originalene

MIT-forskere har funnet opp en måte å fremstille 3D-objekter i nanoskala av nesten hvilken som helst form. De kan også mønstre gjenstandene med en rekke nyttige materialer, inkludert metaller, kvanteprikker, og DNA. "Det er en måte å sette nesten alle typer materiale inn i et 3D-mønster med nanoskala presisjon,sier Edward Boyden, Y. Eva Tan professor i nevroteknologi og førsteamanuensis i biologisk ingeniørvitenskap og hjerne- og kognitiv vitenskap ved MIT.

MIT-ingeniører har utviklet en måte å lage 3D-objekter i nanoskala ved å mønstre en større struktur med en laser og deretter krympe den. Dette bildet viser en kompleks struktur før krymping. Forutsi sekvens fra struktur: Daniel Oran

Bruker den nye teknikken, forskerne kan lage hvilken som helst form og struktur de ønsker ved å mønstre et polymerstillas med laser. Etter å ha festet andre nyttige materialer til stillaset, de krymper det, generere strukturer en tusendel av volumet av originalen.

Disse bittesmå strukturene kan ha bruksområder på mange felt, fra optikk til medisin til robotikk, sier forskerne. Teknikken bruker utstyr som mange biologi- og materialvitenskapelige laboratorier allerede har, gjør den allment tilgjengelig for forskere som ønsker å prøve den.

Boyden, som også er medlem av MITs Media Lab, McGovern Institute for Brain Research, og Koch Institute for Integrative Cancer Research, er en av seniorforfatterne av papiret, "Vi er begeistret over denne demonstrasjonen av 3D-utskrift og av hvordan inntakbare teknologier kan hjelpe mennesker gjennom nye enheter som letter mobile helseapplikasjoner. 13 "Vi er begeistret over denne demonstrasjonen av 3D-utskrift og av hvordan inntakbare teknologier kan hjelpe mennesker gjennom nye enheter som letter mobile helseapplikasjoner Vær oppmerksom på at søknadsfrister og annen informasjon gitt på denne siden kan endres når som helst. Den andre seniorforfatteren er Adam Marblestone, en forskningstilknyttet Media Lab, og avisens hovedforfattere er avgangsstudentene Daniel Oran og Samuel Rodriques.

Implosjonsfabrikasjon

Eksisterende teknikker for å lage nanostrukturer er begrenset i hva de kan oppnå. Etsing av mønstre på en overflate med lys kan produsere 2-D nanostrukturer, men fungerer ikke for 3-D strukturer. Det er mulig å lage 3-D nanostrukturer ved å gradvis legge lag oppå hverandre, men denne prosessen er langsom og utfordrende. Og, mens det eksisterer metoder som direkte kan 3D-printe objekter i nanoskala, de er begrenset til spesialiserte materialer som polymerer og plast, som mangler funksjonelle egenskaper som er nødvendige for mange bruksområder. Dessuten, de kan bare generere selvbærende strukturer. (Teknikken kan gi en solid pyramide, for eksempel, men ikke en lenket kjede eller en hul kule.)

For å overvinne disse begrensningene, Boyden og studentene hans bestemte seg for å tilpasse en teknikk som laboratoriet hans utviklet for noen år siden for høyoppløselig avbildning av hjernevev. Denne teknikken, kjent som ekspansjonsmikroskopi, innebærer å legge vev inn i en hydrogel og deretter utvide den, som muliggjør høyoppløselig bildebehandling med et vanlig mikroskop. Hundrevis av forskergrupper innen biologi og medisin bruker nå ekspansjonsmikroskopi, siden det muliggjør 3D-visualisering av celler og vev med vanlig maskinvare.

Ved å reversere denne prosessen, forskerne fant ut at de kunne lage store objekter innebygd i utvidede hydrogeler og deretter krympe dem til nanoskala, en tilnærming som de kaller «implosjonsfabrikasjon».

Som de gjorde for ekspansjonsmikroskopi, forskerne brukte et svært absorberende materiale laget av polyakrylat, ofte funnet i bleier, som stillaset for deres nanofabrikasjonsprosess. Stillaset er badet i en løsning som inneholder molekyler av fluorescein, som fester seg til stillaset når de aktiveres av laserlys.

Ved hjelp av to-foton mikroskopi, som muliggjør presis målretting av punkter dypt inne i en struktur, forskerne fester fluoresceinmolekyler til bestemte steder i gelen. Fluoresceinmolekylene fungerer som ankre som kan binde seg til andre typer molekyler som forskerne legger til.

«Du fester ankrene der du vil med lys, og senere kan du feste hva du vil til ankrene,sier Boyden. "Det kan være en kvanteprikk, det kan være et stykke DNA, det kan være en gull nanopartikkel.»

"Det er litt som filmfotografering - et latent bilde dannes ved å eksponere et følsomt materiale i en gel for lys. Deretter, du kan utvikle det latente bildet til et ekte bilde ved å legge ved et annet materiale, sølv, etterpå. På denne måten kan implosjonsfabrikasjon skape alle slags strukturer, inkludert gradienter, usammenhengende strukturer, og multimaterielle mønstre,sier Oran.

Når de ønskede molekylene er festet på de riktige stedene, forskerne krymper hele strukturen ved å tilsette en syre. Syren blokkerer de negative ladningene i polyakrylatgelen slik at de ikke lenger frastøter hverandre, får gelen til å trekke seg sammen. Ved å bruke denne teknikken, forskerne kan krympe objektene 10 ganger i hver dimensjon (for en samlet 1000 ganger reduksjon i volum). Denne evnen til å krympe gir ikke bare økt oppløsning, men gjør det også mulig å montere materialer i et stillas med lav tetthet. Dette gir enkel tilgang for endring, og senere blir materialet et tett fast stoff når det krympes.

«Folk har prøvd å finne opp bedre utstyr for å lage mindre nanomaterialer i årevis, men vi innså at hvis du bare bruker eksisterende systemer og legger inn materialene dine i denne gelen, du kan krympe dem ned til nanoskala, uten å forvrenge mønstrene,sier Rodriques.

For tiden, forskerne kan lage gjenstander som er rundt 1 kubikk millimeter, mønstret med en oppløsning på 50 nanometer. Det er en avveining mellom størrelse og oppløsning: Hvis forskerne ønsker å lage større gjenstander, Om 1 kubikkcentimeter, de kan oppnå en oppløsning på ca 500 nanometer. derimot, at oppløsningen kan forbedres med ytterligere foredling av prosessen, sier forskerne.

Bedre optikk

MIT-teamet utforsker nå potensielle bruksområder for denne teknologien, og de forventer at noen av de tidligste bruksområdene kan være innen optikk - for eksempel, lage spesialiserte linser som kan brukes til å studere de grunnleggende egenskapene til lys. Denne teknikken kan også tillate fremstilling av mindre, bedre linser for applikasjoner som mobiltelefonkameraer, mikroskoper, eller endoskoper, sier forskerne. Lenger i fremtiden, forskerne sier at denne tilnærmingen kan brukes til å bygge elektronikk eller roboter i nanoskala.

"Det er alle slags ting du kan gjøre med dette,sier Boyden. "Demokratiserende unanofabrikasjon kan åpne opp grenser vi ennå ikke kan forestille oss."

Mange forskningslaboratorier er allerede fylt med utstyret som kreves for denne typen fabrikasjon. "Med en laser kan du allerede finne i mange biologilaboratorier, du kan skanne et mønster, deretter avsette metaller, halvledere, eller DNA, og deretter krympe den ned,sier Boyden.


Kilde: http://news.mit.edu av Anne Trafton

Om Marie

Legg igjen et svar