La fabrication ascendante des fils minuscules peut aider à trouver le cancer et d'autres maladies

La fabrication ascendante peut retenir la clavette sur la production des matériels médicaux minuscules capables du contrôle pour les molécules multiples comme des virus ou des bornes de cancer, selon une équipe interdisciplinaire des chercheurs d'État de Penn.

« Des frites diagnostiques peuvent être rendues plus utiles en se réunissant, à l'emplacement prédéterminé sur la frite, un grand nombre de nanowires traités préalablement hors de la frite, » dit Rustom B. Bhiladvala, professeur d'aide à la recherche, génie électrique. « Suivre cette méthode ascendante neuve, notre groupe a expliqué que des milliers de fils uniques peuvent être avec succès alignés et ancrés pour former des choix minuscules de résonnateur de carton de plongée. »

Le procédé hiérarchisé traditionnel commence par du silicium et découpe des dispositifs de nanoresonator du matériau. Cette approche fonctionne bien et produit beaucoup de dispositifs qui sont presque identiques, mais le procédé a des limitations. L'ajout du produit chimique sonde ou d'autres changements des matériaux existants doivent être faits après que les dispositifs soient fabriqués sur les frites.

La méthode ascendante, bien que ne produisant pas les dispositifs identiques, est plus flexible. Dans la fabrication ascendante, les chercheurs fabriquent des nanowires hors de la frite utilisant n'importe quel minéral ou matière organique qui produiront des nanowires. Ils peuvent fixer des molécules de sonde aux fils hors de la frite, au moyen d'un grand choix de produits chimiques et de elles peut fixer chaque groupe de nanowires et de leurs sondes aux frites dans les numéros et à l'emplacement désiré.

« Nous pouvons réaliser les puissances élevées d'intégration de dispositif, mais les dispositifs ne sont pas aussi uniformes que les dispositifs manufacturés hiérarchisés, » dit Theresa S. Mayer, professeur de génie électrique. « Cependant, nous pouvons atteindre les matériaux il n'est pas facile intégrer que dans les dispositifs avec des méthodes hiérarchisées. Nous pouvons également intégrer des fils avons traité hors puce avec les molécules entièrement différentes de sonde qui sont fixées aux fils utilisant la condition optimisée pour cette molécule. »

Les chercheurs ont décrit leur méthode ascendante utilisant la fabrication d'un choix de résonnateur dans la question actuelle de la nanotechnologie de nature. Ils ont fabriqué ces frites d'épreuve-de-concept avec des nanowires faits de silicium de monocristal ou rhodium polycristallin fixé à une extrémité et suspendu au-dessus d'une dépression. Ce type d'appareil peut trouver des molécules-cible quand elles grippent aux molécules de sonde sur les nanowires et changent la vibration du fil.

Pour produire les résonnateurs ascendants de carton de plongée, les chercheurs avaient l'habitude une couche de vernis photosensible - un matériau sensible à la lumière qui, une fois exposé à la lumière, peut alors être facilement enlevé chimiquement - pour produire un choix de puits rectangulaires minuscules sur la frite. Ces puits ont été alignés au-dessus d'une électrode isolée sur la surface de frite. Une solution des nanowires, avec des sondes déjà jointes, circule sur la surface de frite tandis que les électrodes produisent un champ électrique. Le champ électrique saisit les nanowires et les tire sur la surface où ils alignent la perpendiculaire sur l'électrode. Les nanowires alignés patinent le long des électrodes et quand ils atteignent bien, chutent vers le bas dans lui.

Une fois un fil est dans bien, ce fil repousse d'autres fils laissant, pour la plupart, seulement un fil selon le puits. Le nombre de fils dans la solution est réglé selon le nombre de puits ainsi seulement que quelques fils restent sur la frite en dehors des puits.

« Un des défis importants de l'ensemble d'individu est si nous pouvons régler où les fils vont régler les défectuosités, » dit Mayer, directeur associé de l'institut de recherches matériel de l'État de Penn et directeur du site de l'État de Penn du réseau national d'infrastructure de la nanotechnologie du National Science Foundation. « Cette méthode neuve permet l'intégration des nanowires avec la puissance élevée. »

Dans le cas des résonnateurs, une fois que les fils sont dans les dépressions, les chercheurs commutent à une approche hiérarchisée, mettant une couche d'un vernis photosensible différent sur la frite et retirant un petit cube de vernis photosensible autour du bout où l'attache de fil sera établie. Le métal d'électro-gisement de chercheurs puis dans les perforations rectangulaires minuscules, ancrant le nanowire en place. Elles dissolvent le vernis photosensible, partant du nanowire suspendu et en même temps enlevant les nanowires qui ne l'ont pas transformé en puits.

En choisissant la profondeur bonne et l'épaisseur de la couche de vernis photosensible originelle, les chercheurs peuvent régler la hauteur du résonnateur au-dessus de la surface de frite. Un avantage ajouté de la fabrication ascendante est que les nanowires avec leurs molécules de sonde maintiennent leur fonctionnalité après intégration. Les chercheurs ont également prouvé que, après que les choix de frite de résonnateur aient été fabriqués, les molécules-cible ont sélecteur grippé seulement à ces nanowires traités avec les molécules correctes de sonde.

Les chercheurs ont vérifié beaucoup des nanoresonators de silicium et de rhodium en mesurant leur vibration au vide poussé et ont constaté que les attaches plaquées étaient uniformes, pas trop loin de rigide et n'ont pas montré des pertes de haute énergie. Ils ont également constaté que les deux types de fils montrent des effets négligeables d'air mouillant aux pressions aussi élevées qu'environ une millième d'une ambiance, qui peut être atteinte utilisant de petites et peu coûteuses pompes à vide. Ils ont prouvé que les cotes de nanowire et les propriétés matérielles affectent la perte due à l'air mouillant à une ambiance. La qualité de la réaction à cet aspirateur modeste est telle que ces résonnateurs sont les candidats intenses pour des plans basés sur résonance sensibles de dépistage.

« La fabrication ascendante est une approche nanomanufacturing entièrement neuve et nous devons produire les dispositifs qui ont des propriétés qui apparient ce que nous pouvons maintenant effectuer utilisant la fabrication hiérarchisée, » disent Mayer. « Notre visibilité est d'effectuer de grands choix des dispositifs nanos de taille avec les sondes multiples pour les objectifs multiples en mettant différents groupes de nanowires functionalized séquentiellement sur des frites. »