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编译服务: 纳米科技 编译者: 郭文姣 发布时间: Jul 29, 2020 点击量: 1529

纳米颗粒都很小。因为只有千分之一毫米,它们是不可能用肉眼看到的。但是,尽管它们很小,它们在很多方面都非常重要。如果科学家想要近距离观察DNA、蛋白质或病毒,那么能够分离和监测纳米颗粒是至关重要的。

捕获这些粒子需要将激光束紧紧聚焦到一个能产生强电磁场的点上。这种光束可以像一把镊子一样握住粒子,但不幸的是,这种技术有其自然的限制。最值得注意的是尺寸限制——如果粒子太小,这项技术就无法工作。到目前为止,光镊还不能抓住像单个蛋白质这样直径只有几纳米的粒子。

现在,由于纳米技术的最新进展,冲绳科学技术研究生院(OIST)量子技术研究室的研究人员开发了一种精确捕获纳米颗粒的技术。在这项研究中,他们克服了自然条件的限制,开发了基于超材料的光镊。超材料是一种具有自然不存在的特殊性质的合成材料。这是这种超材料首次被用于单纳米粒子的捕获。

“能够操纵或控制这些小颗粒对生物医学的发展至关重要,”OIST的科学家和发表在《纳米快报》上的研究论文的第一作者Domna Kotsifaki博士解释说。Kotsifaki博士继续解释说,捕获这些纳米颗粒可以让研究人员看到癌症的进展,开发有效的药物,并促进生物医学成像。“对社会的潜在应用是深远的。”

这种新技术具有两种令人期待的能力,一是它可以使用低强度的激光功率稳定地捕获纳米粒子,二是它可以在长时间使用的同时避免光对样品的损伤。原因是研究人员选择使用的超材料。这种超材料对周围环境的变化高度敏感,因此可以使用低强度的激光功率。

“由于其独特的设计和结构,超材料具有不同寻常的特性。但这使它们非常有用。在过去的几年里,它们创造了一个全新的设备时代,具有新颖的概念和潜在的应用,”Kotsifaki博士解释说。“利用这种超材料,我们在50纳米的金薄膜上用一束离子——微小的带电粒子——制造了一组不对称分裂环。”

为了测试该技术是否有效,研究小组用近红外光照射该设备,并在其特定区域捕获了20纳米的聚苯乙烯颗粒。

Kotsifaki博士和他的同事们正在寻找陷阱的硬度,这是对陷阱性能的一种衡量。她解释说:“这种捕获性能是传统光镊的好几倍,是迄今为止我们所知报道的最高的。”“作为第一个使用这种设备进行精确纳米颗粒捕获的团队,它对这一研究领域的进展做出了贡献,这是值得的。”

研究小组现在计划调整他们的设备,看看这些镊子是否能在现实生活中应用。具体地说,在未来,这个装置可以被用来创建芯片实验室技术,这是手持的诊断工具,可以提供高效和经济的结果。除了在生物医学上的应用,这项研究还为纳米技术和光在纳米尺度上的行为提供了新的和基本的见解。

 

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