211service.com
Från Labs: Nanoteknik
Nanowire Computing
En praktisk metod för nanotrådsbaserade CMOS-kretsar
Denna nanotrådsbaserade CMOS-krets (nanotrådarna är för små för att se) kan leda till mindre, kraftfullare datorer. (Med tillstånd av Dunwei Wang)
Källa: Complementary Symmetry Silicon Nanowire Logic: Power-Efficient Inverters with Gain
Dunwei Wang et al.
Små 2 (10): 1153-1158
Den här historien var en del av vårt novembernummer 2006
- Se resten av frågan
- Prenumerera
Resultat: Caltech-forskare har gjort kisel-nanotrådsbaserade logiska kretsar som liknar de komplementära metalloxid-halvledarkretsarna som används i datorchips. Sådana kretsar kombinerar två typer av transistorer som svarar på motsatta sätt till elektroniska signaler - ett användbart arrangemang för energieffektiva chips. Eftersom den nya metoden kan producera båda typerna av transistorer på en enda yta kan den vara lämplig för massproduktion.
Varför det är viktigt: På grund av sin ringa storlek och utmärkta elektroniska egenskaper kan nanotrådar av kisel möjliggöra ultrakänsliga handhållna sensorer för att upptäcka cancer eller identifiera biologiska faror. Dessutom kan nanotrådarna leda till mer kraftfulla, energieffektiva datorchips. Men tidigare prototyper av nanotrådsbaserade kretsar gjordes med tekniker som inte lämpar sig för batchbearbetning. De nya metoderna skulle kunna göra nanotrådskretsar praktiska att tillverka.
Metoder: För att göra transistorer av p- och n-typ, de två typerna som behövs i CMOS-kretsar, skapade forskare först ett schackbrädemönster av kisel av p- och n-typ: de dopade intilliggande rutor med olika dopmedel, med hjälp av fotolitografiframställda masker. Sedan, med hjälp av en metod som de tidigare utvecklat, etsade forskarna selektivt bort kisel för att bilda ordnade uppsättningar av nanotrådar. Slutligen kopplade de dessa nanotrådar med e-beam litografi för att bilda transistorer och en grundläggande typ av logikkrets som kallas en inverter.
Nästa steg: För massproduktion kommer forskarna att ersätta e-beam litografin med den snabbare metoden fotolitografi. De måste också visa att en experimentell process för att göra partier av nanotrådarrayer, kallad nanoimprinting, kommer att fungera i storskalig tillverkning.
Smarta behållare i nanostorlek
Nanopartiklar kan signalera när de är inuti specifika typer av celler, vilket leder till nya diagnostiska och behandlingsmetoder
Källa: Toward Intelligent Nanosize Bioreactors: En pH-växlingsbar, kanalutrustad, funktionell polymer nanobehållare
Pavel Broz et al.
Nanobokstäver 6 (10): 2349-2353
Resultat: Forskare i Schweiz har gjort 200 nanometer breda behållare prickade med porer vars väggar är gjorda av bakterieproteiner. De visade att dessa nanobehållare kan styra platsen och varaktigheten av en fluorescerande signal - lyser bara upp när surheten i deras miljö matchar den inuti cellstrukturer som kallas lysosomer, som smälter främmande material som kommer in i en cell.
Varför det är viktigt: Arbetet visar att nanopartiklar som använder aktiva porer kan svara på miljösignaler, såsom surhet, för att utföra användbara funktioner. I en applikation tändes pH-känsliga nanobärare bara när de stötte på lysosomer, vilket säkerställde att de hade nått insidan av celler. Forskarna har tidigare visat att bärarna kan haka fast på vissa typer av celler, såsom makrofager, vilket tyder på att ett sådant system skulle kunna användas för att identifiera specifika celler i ett labbprov. Med vissa modifieringar kan den också användas för att frigöra ett läkemedel endast inuti målceller, vilket gör läkemedelsbehandling mer effektiv och minskar biverkningar genom att skydda närliggande vävnad.
Metoder: Specialdesignade polymerer i kombination med bakterieproteiner sätts ihop själv för att bilda behållarna, medan tillsatta enzymer som bryter ner vissa föreningar, vilket får dem att fluorescera, fångas inuti. Porernas storlek hindrar enzymerna från att fly men låter föreningarna gradvis komma in i behållaren för att brytas ner, vilket skapar en långvarig signal som är begränsad till behållarna. pH-känsligheten är ett resultat av två faktorer: enzymerna fungerar bäst vid lysosomala surheter, och porerna, som är öppna under de flesta förhållanden, stänger vid för höga syrakoncentrationer.
Nästa steg : Forskningen kräver ytterligare tester för att bekräfta att nanopartiklarna fungerar i levande försökspersoner. För potentiella läkemedelsleveransapplikationer kommer forskarna att para ihop läkemedel med specifika cellulära mål och utveckla en frisättningsmekanism; det skulle kunna baseras på syntetiska porer som förblir stängda i neutrala och alkaliska miljöer samt mycket sura miljöer, som endast öppnar sig i det specifika pH-intervallet på insidan av en lysosom.