Muovere una nanoparticella a piacimento:questa immagine mostra le traiettorie del movimento del fascio di elettroni e il movimento complessivo di una nanoparticella d'oro intrappolata.
(Phys.org)—Nanotecnologia, la manipolazione della materia su scala atomica e molecolare, è molto promettente per qualsiasi cosa, dai computer incredibilmente veloci ai sensori chimici in grado di fiutare le cellule tumorali. Ma come si fa a costruire un dispositivo fatto di parti delle dimensioni di un miliardesimo di metro?
Negli anni, gli scienziati hanno sviluppato strumenti per questo lavoro microscopico. Prendiamo ad esempio le pinzette ottiche, che utilizzano la luce per intrappolare e spostare oggetti che misurano un milionesimo di metro. I ricercatori utilizzano pinzette ottiche per manipolare materiali biologici come le proteine. Però, usare la luce per manipolare oggetti su scala nanometrica ancora più piccoli è un affare complicato. Ci sono altre tecniche per il lavoro, ma è sicuro dire che c'è molto spazio per più strumenti nella cassetta degli attrezzi nano.
Ora, gli scienziati del Berkeley Lab e della National University of Singapore hanno sviluppato un modo per manipolare le nanoparticelle utilizzando un fascio di elettroni. Come recentemente riportato, hanno usato un fascio di elettroni da un microscopio elettronico a trasmissione per intrappolare le nanoparticelle d'oro e dirigere il loro movimento. Hanno anche usato il raggio per assemblare diverse nanoparticelle in un ammasso stretto. E, perché il raggio proviene da un microscopio elettronico, sono stati in grado di visualizzare le nanoparticelle mentre le manipolavano.
Come intrappolare una nanoparticella d'oro in una cella ambientale:un fascio di elettroni passa attraverso una finestra di nitruro di silicio e afferra la nanoparticella.
Sulla base dei loro risultati, gli scienziati ritengono che il loro approccio potrebbe portare a un nuovo modo di costruire nanostrutture una nanoparticella alla volta.
La ricerca è stata co-guidata da Haimei Zheng della divisione di scienze dei materiali del Berkeley Lab. Lei e i suoi colleghi hanno iniziato inserendo una particella d'oro di dieci nanometri di diametro tra due membrane trasparenti di nitruro di silicio. Questo panino pieno di liquido, chiamata cellula ambientale, consente di acquisire immagini di oggetti con un microscopio elettronico a trasmissione con una risoluzione sub-nanometrica. La cella ambientale è stata sviluppata al Berkeley Lab.
Hanno quindi fatto passare un raggio di elettroni attraverso la cellula e intrappolato la nanoparticella nel raggio. La nanoparticella rimbalzava avanti e indietro all'interno del raggio, ma non è mai sfuggito ai suoi confini. Quando spostavano il raggio in qualsiasi direzione a una velocità di circa dieci nanometri al secondo, la nanoparticella intrappolata è stata trascinata attraverso la superficie della membrana.
Prossimo, gli scienziati hanno intrappolato diverse nanoparticelle d'oro all'interno del raggio e le hanno raggruppate in un fascio stretto diminuendo rapidamente il diametro del raggio da 200 nanometri a 50 nanometri. Hanno anche spostato il gruppo di nanoparticelle sulla superficie della membrana spostando il fascio di elettroni.
Zheng e colleghi stanno ora lavorando per capire come il fascio di elettroni intrappola le nanoparticelle. Vogliono anche sviluppare modi per automatizzare il posizionamento e il movimento delle nanoparticelle, che è un passo fondamentale verso l'assemblaggio rapido ed efficiente delle nanostrutture.
