Нанофонтанный зонд
Нанофонтанный зонд ( NFP ) — это устройство для «рисования» микроструктур жидких химикатов с чрезвычайно малым разрешением. NFP содержит консольное микрофлюидное устройство, оканчивающееся нанофонтаном. Встроенная микрофлюидика обеспечивает быструю и непрерывную доставку молекул из резервуаров на кристалле к кончику фонтана. Когда наконечник контактирует с подложкой, образуется жидкий мениск , обеспечивающий путь для молекулярного транспорта к подложке . Контролируя геометрию мениска посредством времени выдержки и скорости осаждения, можно наносить на поверхность узор из различных чернил и биомолекул с менее 100 нм разрешением .
Историческая справка
[ редактировать ]Появление в последние годы нанолитографии пером (DPN) стало революцией в технологии создания наноразмерных рисунков. Благодаря разрешению менее 100 нанометров и архитектуре, способствующей массовому распараллеливанию, DPN способен создавать большие массивы наноразмерных функций. По существу, традиционные методы DPN и другие методы, основанные на зондах, обычно ограничены в скорости осаждения и необходимости многократного повторного нанесения краски во время расширенного формирования рисунка.
Для решения этих проблем Espinosa et al. разработали нанофонтанный зонд. где микроканалы были встроены в зонды АСМ для транспортировки чернил или биомолекул от резервуаров к подложкам, обеспечивая непрерывное письмо на наноуровне. [1] Интеграция непрерывной подачи жидких чернил в NFP способствует более быстрому нанесению и устраняет необходимость повторного погружения, сохраняя при этом разрешение DPN менее 100 нанометров.
Микрообработка
[ редактировать ]Нанофонтанные зонды (NFP) изготавливаются на пластинах с использованием методов микропроизводства, позволяющих серийно изготавливать многочисленные чипы. [2] Благодаря различным поколениям устройств дизайн и эксперименты улучшили устройство, уступив место надежному процессу изготовления. Ожидается, что значительно улучшенные размеры и формы функций улучшат производительность при письме и отображении изображений.
Приложения
[ редактировать ]Наноструктурирование с прямой записью
[ редактировать ]NFP используется при разработке масштабируемой платформы нанопроизводства с прямой записью. Платформа способна создавать сложные, высокофункциональные наноразмерные устройства из разнообразного набора материалов (например, наночастиц, катализаторов (увеличение скорости реакции), биомолекул и химических растворов). [3] Продемонстрированные возможности наноструктурирования включают в себя:
• Биомолекулы (белки, ДНК ) для биодетектирования или клеточной адгезии исследований .
• Функциональные наночастицы для исследований доставки лекарств и создания (производства) наносистем.
• Катализаторы роста углеродных нанотрубок при производстве наноустройств.
• Тиолы для направленной самосборки наноструктур.
Прямая одноклеточная инъекция in vitro
[ редактировать ]Благодаря уникальной геометрии наконечника наноматериалы NFP вводятся непосредственно в живые клетки с минимальной инвазивностью. [4] Это позволяет проводить уникальные исследования доставки, опосредованной наночастицами , а также клеточных путей и токсичности. В то время как типичные исследования in vitro ограничиваются клеточными популяциями, эти широко применимые инструменты позволяют проводить многогранные исследования на действительно уровне одной клетки.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ 1. Ким, К.-Х. и др. Массивно-параллельная наноразмерная запись с несколькими наконечниками и возможностью жидкостной нанолитографии перьевой ручкой (FPN). в материалах 4-го Международного симпозиума по МЭМС и нанотехнологиям . 2003. Шарлотта, Северная Каролина.
- ^ Молдован, Н., К.-Х. Ким и Х.Д. Эспиноза, Разработка и изготовление нового микрофлюидного нанозонда. Журнал микромеханических систем, 2006. 15: с. 204-213.
- ^ Ло, О.Ю. и др., Прямая доставка белков, индуцированная электрическим полем, с помощью нанофонтанного зонда. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки, 2008. 105: с. 16438–43.
- ^ Ло, О. и др., Формирование рисунка высокого разрешения на основе нанофонтанных зондов и одноклеточное введение функционализированных наноалмазов. Смолл, 2009. 5: с. 1667-1674.