211service.com
Let at lave nanosensorer
Et af de mest overbevisende løfter inden for nanoteknologi er bittesmå detektorer, der øjeblikkeligt kan screene for hundredvis af toksiner eller patogener. Disse sensorer er samlet i små håndholdte enheder og kan give hurtige advarsler om bioterrorangreb. De kan også bruges til hurtigt og præcist at opdage tidlige tegn på kræft, før sygdommen bliver dødelig. (Se Drugstore Cancer Tests.)
En kunstners opfattelse af nanotrådssensorer, der er i stand til at detektere små koncentrationer af specifikke molekyler. En ny teknik til fremstilling af disse sensorer kan føre til deres udbredte brug i håndholdte enheder, med applikationer fra grundlæggende videnskab til kræftscreening.
Nu har forskere ved Yale University udviklet ultrafølsomme nanoskalasensorer, der er nemme at fremstille. Sensorerne er baseret på halvledende nanotråde, som kan detektere enkelte viruspartikler eller ultralave koncentrationer af et målrettet stof, som andre forskere allerede har vist. (Se Super-sensitiv skærm.) Nanowire-sensorenheder har dog vist sig at være svære at masseproducere. For det første er de metoder, der bruges til at fremstille dem, typisk inkompatible med dem, der bruges til at lave den elektronik, der forstærker og behandler de signaler, som nanotrådene genererer.
I den proces, der er udviklet af Mark Reed, en professor i elektroteknik og anvendt fysik, og hans kolleger, kan nanotrådssensorer fremstilles ved metoder, der er kompatible med high-throughput-teknikkerne i halvlederindustrien. Sensorer fremstillet på denne måde kan integreres med den nødvendige elektronik til at behandle data, hvilket potentielt kan føre til kompakte og relativt overkommelige enheder.
Sådanne sensorer kunne være meget mindre end standard optisk-baserede detektorer og lettere at bruge. Fordi sensorerne ville være baseret på et elektronisk signal, ville målmolekyler ikke skulle mærkes kemisk med fluorescerende molekyler og derefter observeres gennem voluminøse optiske læsere. Tusindvis af sensorer kunne pakkes ind i en håndholdt enhed, som kunne producere resultater næsten øjeblikkeligt.
For at lave deres sensorer brugte Reed og hans kolleger en proces, der ligner den, der bruges til at mønstre computerchips.
Forskerne begynder med kommercielt tilgængelige film af silicium oven på et isolerende materiale; så bruger de konventionelle teknikker til at fastlægge mønstre af linjer kaldet masker, der bestemmer placeringen af nanotrådene. Dernæst ætser de siliciumet væk, som ikke er dækket af maskerne. Selvom maskerne ikke er tynde nok til at producere nanotråde, tillader forskerne, at ætsningen fortsætter med at tære på materialet under maskens kanter og afslutte opgaven. Ved hjælp af processen var forskerne i stand til at lave flere nanosensorer på den samme chip.
I eksperimenter beskrevet i denne uges udgave af tidsskriftet Natur , blev sensorerne brugt til at detektere en række ting, inklusive specifikke antistoffer. Nanotrådene spottes først med molekyler designet til at binde sig til målantistoffet; når målet er til stede og forbindelsen er lavet, får det ledningsevnen i nanotråden til at ændre sig, hvilket skaber et læsbart signal. Da kroppens immunsystem producerer små mængder af antistoffer som reaktion på sygdomme som kræft, kunne apparaterne bruges til tidlige diagnoser.
Selvom han ikke vil specificere, hvornår enheder, der bruger sensorerne, vil være tilgængelige, siger Reed, at det burde være snart. Jeg arbejder med en masse ting, som jeg aldrig vil se i mit liv, siger han. Dette vil ske i mit liv.