В России впервые создан инструментарий для исследователей и наноинженеров, который позволяет выполнять трехмерное манипулирование наночастицами. Работать с наноинструментами также просто и удобно, как с обычными элементами в макромире. Проект развивается Центром нанотехнологий и наноматериалов Республики Мордовия.

sitemap
Наш сайт использует cookies. Продолжая просмотр, вы даёте согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с нашей Политикой Конфиденциальности
Согласен
Поиск:

Вход
Архив журнала
Журналы
Медиаданные
Редакционная политика
Реклама
Авторам
Контакты
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
© 2001-2025
РИЦ Техносфера
Все права защищены
Тел. +7 (495) 234-0110
Оферта

Яндекс.Метрика
R&W
 
 
Вход:

Ваш e-mail:
Пароль:
 
Регистрация
Забыли пароль?
Книги по нанотехнологиям
Головин Д.Ю., Тюрин А.И., Самодуров А.И., Дивин А. Г., Головин Ю.И.; под общей редакцией Ю.И. Головина
Другие серии книг:
Мир материалов и технологий
Библиотека Института стратегий развития
Мир квантовых технологий
Мир математики
Мир физики и техники
Мир биологии и медицины
Мир химии
Мир наук о Земле
Мир электроники
Мир программирования
Мир связи
Мир строительства
Мир цифровой обработки
Мир экономики
Мир дизайна
Мир увлечений
Мир робототехники и мехатроники
Для кофейников
Мир радиоэлектроники
Библиотечка «КВАНТ»
Умный дом
Мировые бренды
Вне серий
Библиотека климатехника
Мир транспорта
Мир фотоники
Мир станкостроения
Мир метрологии
Мир энергетики
Книги, изданные при поддержке РФФИ
Выпуск #6/2014
В.Коледов
"Нанопальцы" для наноинженеров
Просмотры: 5813
В России впервые создан инструментарий для исследователей и наноинженеров, который позволяет выполнять трехмерное манипулирование наночастицами. Работать с наноинструментами также просто и удобно, как с обычными элементами в макромире. Проект развивается Центром нанотехнологий и наноматериалов Республики Мордовия.
Командой ученых из ИРЭ РАН, МИСиС, МИФИ и МФТИ разработана линейка уникальных миниатюрных инструментов на основе функциональных материалов с эффектом памяти формы. Новые микро- и наномеханические инструменты – нанопинцет, нанозахват, наноплоскогубцы и другие – дают возможность манипулирования нанообъектами, что может быть использовано во многих областях промышленности и науки. Закрепленные на кончике микроманипулятора наноинструменты можно сравнить с "нанопальцами", которые позволяют совершать сверхточные операции на наноуровне.
Эффективное манипулирование нанообъектами
Обычно в микроскопах используется манипулятор, который может передвигать нанообъект только в одной плоскости. Для перемещения по нескольким координатам и других операций, как правило, используются как минимум два манипулятора, которые необходимо вначале присоединять к нанообъектам, а после завершения манипуляций – отсоединять. В результате, подготовительные операции занимают от 20 минут до двух часов, что существенно ограничивает скорость исследований и преобразований нанообъектов.

Новые наноинструменты обеспечивают функционирование всех процессов в реальном времени без потерь на предварительные операции. Возможно манипулирование по трем координатам микро- и нанообъектов с размерами от 30 до 300 нм, включая перемещение, рассоединение связанных объектов (например, отделение наночастицы от подложки), поворот, изгиб и другие деформации, измерение механических свойств, подготовка проб, разрезание, интегрирование нано­объекта в систему. Благодаря этому новые инструменты не только расширяют возможности наблюдения наночастиц, но и позволяют превратить микроскоп в нанотехнологическую установку для создания наноустройств нового поколения или исследования свойств нанообъек­тов. Перечисленные функции можно реализовать практически во всех видах современных микроскопов – оптических, электронных, атомных силовых и ионных – в различных средах – вакууме, газах, жидкостях.
Уникальные сверхточные возможности совмещаются с предельно простым, удобным и интуитивным управлением – наноинструменты приводятся в действие простым нажатием кнопки без каких-либо предварительных операций. Простота управления обусловлена тем, что активация с помощью эффекта памяти формы (путем нагрева на температуру около 15°С или с помощью электрического тока) не требует ни мотора, ни линии передачи и обеспечивает предельно простой способ функцио­нирования. Более того, рекордно маленькие инструменты имеют размеры одного порядка с наночастицами, что делает манипулирование простым, удобным и эффективным.
Развитие биомедицинских нанотехнологий с помощью новых инструментов
Уникальные возможности наноинструментов были продемонстрированы в эксперименте, где с помощью нанозахвата препарировали волосок на ножке комара в камере наблюдения ионного микроскопа. Следует отметить, что гораздо большие по размерам зарубежные аналоги практически не позволяют работать с биологическими объек­тами из-за неприемлемо высоких рабочих температур (350°С).
Современные медико-биологических методы исследований предполагают существенное уменьшение количества биологического материала. Некоторые типы клеток должны быть очень аккуратно, без повреждений отделены и экстрагированы. Например, при биопсии опухолевых клеток важно не повредить "сумку опухоли", так как в противном случае возможно распространение метастаз. Соразмерные исследуемым объектам наноинструменты могут проникать через пору в опухоль, не повреждая сумку, то есть предлагают новые уникальные возможности безопасного отбора проб для биопсии.
Использование наноинструментов впервые в мире дает возможности оперирования в замкнутом пространстве размером в несколько микрон, например, в капиллярах, внутри отдельных клеток опухолей и в других мельчайших полостях человеческого тела или других организмов. Это открывает следующие перспективы:
создание сверхточных и сверхминиатюрных инструментов для нанохирургии, в том числе клеточной, внутриклеточной и капиллярной;
нейронное протезирование;
тканевая инженерия с использованием манипуляций на уровне отдельных клеток;
разработка сверхминиатюрных активных катетеров, включая капсульные катетеры для колоноскопии и сердечно-сосудистой хирургии;
создание сверхминиатюрных биомикроэлектромеханических систем;
разработка сверхточной и сверхминиатюрной систем адресной доставки лекарств.
В биологии и медицине важно наблюдать и анализировать различные биохимические реакции в реальном времени для изучения структуры и функционирования отдельных клеток и других бионанообъектов. Наноинструменты дают возможность таких наблюдений благодаря отсутствию необходимости подготовки образцов и мгновенному срабатыванию нанозахватов.
Новые наноинструменты в прорывной наноэлектронике
Современные методы нанопроизводства можно разделить на два класса: bottom-up (снизу вверх) и top-down (сверху вниз). Самоорганизация на наноуровне представляется наиболее перспективной для типа bottom-up. Благодаря возможности манипулирования отдельными нанообъек­тами в реальном времени, наноинструменты предлагают новые пути реализации процессов bottom-up, а именно – сборку наноустройств из отдельных блоков (наночастиц) или молекулярный наноассемблер.
Разработки наномеханических и радиоэлектронных устройств на основе наночастиц ведутся уже достаточно давно. Наноинструменты способны обеспечить техническую реализацию производства таких наноустройств. Речь идет о создании нового поколения технологий сборки систем из крупных единичных молекул или отдельных наночастиц. Перспективными могут быть, например, следующие направления: молекулярный наноассемблер для крупных молекул (например, УНТ и ДНК) или частиц (например, графена); молекулярный механосинтез; измерение свойств индивидуальных нанообъектов; новое поколение нано- и микророботехники; нано- и микросенсорика; нано- и микрофлюидика; молекулярная лаборатория на чипе.
Таким образом, внедрение в исследовательскую практику новых инструментов, способных манипулировать нанообъектами в реальном времени, даст значительный импульс развитию индустрии наномеханизмов. При этом организации, которые первыми начнут использовать возможности новых наноинструментов, получат ощутимые преимущества в области исследований и разработки новых продуктов. ■
 
 Отзывы читателей
Разработка: студия Green Art