Zarejestruj się teraz

Zaloguj sie

Zgubione hasło

Zgubiłeś swoje hasło? Wprowadź swój adres e-mail. Otrzymasz link i utworzysz nowe hasło e-mailem.

Dodaj post

Musisz się zalogować, aby dodać post .

Dodaj pytanie

Aby zadać pytanie, musisz się zalogować.

Zaloguj sie

Zarejestruj się teraz

Witamy na stronie Scholarsark.com! Twoja rejestracja zapewni Ci dostęp do większej liczby funkcji tej platformy. Możesz zadawać pytania, wnosić wkład lub udzielać odpowiedzi, przeglądaj profile innych użytkowników i wiele więcej. Zarejestruj się teraz!

Zespół wymyśla metodę zmniejszania obiektów do nanoskali: To nie do końca strój Ant-Mana, ale system tworzy trójwymiarowe struktury o wielkości jednej tysięcznej oryginałów

Badacze z MIT wynaleźli sposób wytwarzania trójwymiarowych obiektów w nanoskali o niemal dowolnym kształcie. Mogą również wzorować przedmioty za pomocą różnych przydatnych materiałów, w tym metale, kropki kwantowe, i DNA. „To sposób na umieszczenie niemal dowolnego materiału we wzorze 3D z precyzją w skali nano,– mówi Edward Boyden, Oni. Eva Tan profesor neurotechnologii i profesor nadzwyczajny inżynierii biologicznej oraz nauk o mózgu i kognitywistyce na MIT.

Inżynierowie z MIT opracowali sposób tworzenia trójwymiarowych obiektów w nanoskali poprzez modelowanie większej struktury za pomocą lasera, a następnie jej zmniejszanie. Ten obraz przedstawia złożoną strukturę przed obkurczeniem. Konie mają największe oczy ze wszystkich ssaków lądowych: Daniel Oran

Korzystanie z nowej techniki, badacze mogą stworzyć dowolny kształt i strukturę, tworząc wzór na rusztowaniu polimerowym za pomocą lasera. Po przymocowaniu innych przydatnych materiałów do rusztowania, zmniejszają to, generując struktury o jednej tysięcznej objętości oryginału.

Te maleńkie struktury mogą mieć zastosowanie w wielu dziedzinach, od optyki, przez medycynę, po robotykę, naukowcy mówią. W tej technice wykorzystuje się sprzęt, którym dysponuje już wiele laboratoriów zajmujących się biologią i materiałoznawstwem, dzięki czemu jest szeroko dostępny dla badaczy, którzy chcą go wypróbować.

Boydena, który jest także członkiem Media Lab na MIT, McGovern Instytut Badań Mózgu, oraz Instytut Kocha ds. Integracyjnych Badań nad Rakiem, jest jednym ze starszych autorów artykułu, „Jesteśmy podekscytowani demonstracją drukowania 3D i tym, jak technologie spożywcze mogą pomóc ludziom dzięki nowatorskim urządzeniom, które ułatwiają mobilne aplikacje zdrowotne. 13 problem z Nauka. Drugim starszym autorem jest Adam Marblestone, partner badawczy Media Lab, a głównymi autorami artykułu są absolwenci Daniel Oran i Samuel Rodriques.

Produkcja implozji

Możliwości istniejących technik tworzenia nanostruktur są ograniczone. Trawienie wzorów na powierzchni za pomocą światła może stworzyć nanostruktury 2D, ale nie działa w przypadku struktur 3D. Możliwe jest tworzenie nanostruktur 3D poprzez stopniowe dokładanie warstw jedna na drugiej, ale proces ten jest powolny i wymagający. i, chociaż istnieją metody, które umożliwiają bezpośrednie drukowanie 3D obiektów w nanoskali, ograniczają się do specjalistycznych materiałów, takich jak polimery i tworzywa sztuczne, którym brakuje właściwości funkcjonalnych niezbędnych w wielu zastosowaniach. Ponadto, mogą jedynie generować konstrukcje samonośne. (Technika ta może dać solidną piramidę, na przykład, ale nie połączony łańcuch ani pusta kula.)

Aby pokonać te ograniczenia, Boyden i jego uczniowie postanowili zaadaptować technikę opracowaną kilka lat temu w jego laboratorium do obrazowania tkanki mózgowej w wysokiej rozdzielczości. Ta technika, znany jako mikroskopia ekspansyjna, polega na zatopieniu tkanki w hydrożelu, a następnie jego rozszerzeniu, co pozwala na obrazowanie w wysokiej rozdzielczości za pomocą zwykłego mikroskopu. Setki grup badawczych zajmujących się biologią i medycyną korzystają obecnie z mikroskopii ekspansyjnej, ponieważ umożliwia wizualizację 3D komórek i tkanek przy użyciu zwykłego sprzętu.

Odwracając ten proces, badacze odkryli, że można tworzyć wielkoskalowe obiekty osadzone w ekspandowanych hydrożelach, a następnie zmniejszać je do nanoskali, podejście, które nazywają „wytwarzaniem implozji”.

Podobnie jak w przypadku mikroskopii ekspansyjnej, badacze zastosowali bardzo chłonny materiał wykonany z poliakrylanu, powszechnie spotykane w pieluchach, jako rusztowanie dla procesu nanofabrykacji. Rusztowanie kąpie się w roztworze zawierającym cząsteczki fluoresceiny, które przyczepiają się do rusztowania, gdy są aktywowane światłem lasera.

Zastosowanie mikroskopii dwufotonowej, co pozwala na precyzyjne namierzanie punktów głęboko w konstrukcji, badacze przyczepiają cząsteczki fluoresceiny do określonych miejsc w żelu. Cząsteczki fluoresceiny działają jak kotwice, które mogą wiązać się z innymi typami cząsteczek, które dodają naukowcy.

„Mocujesz kotwy tam, gdzie chcesz ze światłem, a później możesz przymocować do kotwic, co chcesz,– mówi Boyden. „To może być kropka kwantowa, może to być kawałek DNA, może to być nanocząstka złota.”

„To trochę jak z fotografią filmową — ukryty obraz powstaje poprzez wystawienie wrażliwego materiału w żelu na działanie światła. Następnie, możesz przekształcić ten ukryty obraz w obraz rzeczywisty, dołączając inny materiał, srebro, następnie. W ten sposób wytwarzanie implozji pozwala na tworzenie wszelkiego rodzaju struktur, łącznie z gradientami, niepołączone ze sobą struktury, i wielomateriałowe wzory,– mówi Oran.

Gdy pożądane cząsteczki zostaną przyłączone we właściwych miejscach, badacze obkurczają całą strukturę dodając kwas. Kwas blokuje ładunki ujemne w żelu poliakrylanowym, dzięki czemu nie odpychają się one, powodując skurcz żelu. Za pomocą tej techniki, badacze mogą zmniejszyć obiekty 10-krotnie w każdym wymiarze (co daje łącznie 1000-krotne zmniejszenie objętości). Ta zdolność do kurczenia się nie tylko pozwala na zwiększenie rozdzielczości, ale także umożliwia montaż materiałów w rusztowaniu o małej gęstości. Umożliwia to łatwy dostęp w celu modyfikacji, a później materiał staje się gęstym ciałem stałym, gdy jest skurczony.

„Ludzie od lat próbują wynaleźć lepszy sprzęt do wytwarzania mniejszych nanomateriałów, ale zdaliśmy sobie sprawę, że jeśli po prostu użyjesz istniejących systemów i osadzisz swoje materiały w tym żelu, możesz je zmniejszyć do nanoskali, bez zniekształcania wzorów,– mówi Rodriques.

Obecnie, badacze mogą tworzyć obiekty, które są w pobliżu 1 milimetr sześcienny, wzorowane na rozdzielczości 50 nanometry. Istnieje kompromis pomiędzy rozmiarem a rozdzielczością: Jeśli badacze chcą tworzyć większe obiekty, o 1 centymetr sześcienny, mogą osiągnąć rozdzielczość około 500 nanometry. Jednakże, rozdzielczość tę można poprawić dzięki dalszemu udoskonalaniu procesu, naukowcy mówią.

Lepsza optyka

Zespół MIT bada obecnie potencjalne zastosowania tej technologii, przewidują też, że niektóre z najwcześniejszych zastosowań mogą dotyczyć na przykład optyki, wytwarzanie specjalistycznych soczewek, które można wykorzystać do badania podstawowych właściwości światła. Technika ta może również pozwolić na wytwarzanie mniejszych, lepsze obiektywy do zastosowań takich jak aparaty w telefonach komórkowych, mikroskopy, lub endoskopy, naukowcy mówią. Dalej w przyszłości, Naukowcy twierdzą, że podejście to można zastosować do budowy elektroniki lub robotów w nanoskali.

„Można z tym zrobić wiele rzeczy,– mówi Boyden. „Demokratyzacja unanofabrykacji może otworzyć granice, których nie możemy sobie jeszcze wyobrazić”.

Wiele laboratoriów badawczych jest już wyposażonych w sprzęt niezbędny do tego rodzaju produkcji. „Laser można już znaleźć w wielu laboratoriach biologicznych, możesz zeskanować wzór, następnie osadzaj metale, półprzewodniki, lub DNA, a następnie zmniejsz,– mówi Boyden.


Źródło: http://„Jeśli uda nam się przenieść komórki do bardziej stresującego stanu energetycznego”

Zostaw odpowiedź