211service.com
Lätttillverkade nanosensorer
Ett av nanoteknikens mest övertygande löften är små detektorer som omedelbart kan screena för hundratals gifter eller patogener. Inkluderade i små handhållna enheter kan dessa sensorer ge snabba varningar om bioterrorattacker. De kan också användas för att snabbt och exakt upptäcka tidiga tecken på cancer, innan sjukdomen blir dödlig. (Se Apotekstester för cancer.)
En konstnärs uppfattning om nanotrådssensorer som kan detektera små koncentrationer av specifika molekyler. En ny teknik för att tillverka dessa sensorer kan leda till att de används i stor utsträckning i handhållna enheter, med tillämpningar från grundläggande vetenskap till cancerscreening.
Nu har forskare vid Yale University utvecklat ultrakänsliga sensorer i nanoskala som är lätta att tillverka. Sensorerna är baserade på halvledande nanotrådar, som kan detektera enstaka viruspartiklar eller ultralåga koncentrationer av ett målämne, som andra forskare redan har visat. (Se Super-Sensitive Screen .) Nanowire-sensorenheter har dock visat sig vara svåra att massproducera. För det första är metoderna som används för att tillverka dem vanligtvis inkompatibla med de som används för att göra elektroniken som förstärker och bearbetar signalerna som nanotrådarna genererar.
I den process som utvecklats av Mark Reed, professor i elektroteknik och tillämpad fysik, och hans kollegor, kan nanotrådssensorer produceras med metoder som är kompatibla med högkapacitetsteknikerna inom halvledarindustrin. Sensorer som produceras på detta sätt kan integreras med den elektronik som behövs för att bearbeta data, vilket kan leda till kompakta och relativt prisvärda enheter.
Sådana sensorer kan vara mycket mindre än vanliga optiskt baserade detektorer och enklare att använda. Eftersom sensorerna skulle baseras på en elektronisk signal, skulle målmolekyler inte behöva märkas kemiskt med fluorescerande molekyler och sedan observeras genom skrymmande optiska läsare. Tusentals sensorer kan packas in i en handhållen enhet, vilket kan ge resultat nästan omedelbart.
För att tillverka sina sensorer använde Reed och hans kollegor en process som liknar den som används för att mönstra datorchips.
Forskarna börjar med kommersiellt tillgängliga filmer av kisel ovanpå ett isolerande material; sedan använder de konventionella tekniker för att lägga ner mönster av linjer som kallas masker som kommer att bestämma platsen för nanotrådarna. Därefter etsar de bort kislet som inte täcks av maskerna. Även om maskerna inte är tillräckligt tunna för att producera nanotrådar, låter forskarna etsningen fortsätta att äta bort materialet under maskens kanter, vilket avslutar uppgiften. Med hjälp av processen kunde forskarna göra flera nanosensorer på samma chip.
I experiment som beskrivs i veckans nummer av tidskriften Natur , användes sensorerna för att detektera en mängd olika saker, inklusive specifika antikroppar. Nanotrådarna upptäcks först med molekyler utformade för att binda till målantikroppen; när målet är närvarande och länken görs, gör det att konduktiviteten i nanotråden ändras, vilket skapar en läsbar signal. Eftersom kroppens immunsystem producerar små mängder antikroppar som svar på sjukdomar som cancer, kan enheterna användas för tidiga diagnoser.
Även om han inte kommer att specificera när enheter som använder sensorerna kommer att vara tillgängliga, säger Reed att det borde vara snart. Jag jobbar med många saker som jag aldrig kommer att se under min livstid, säger han. Detta kommer att hända under min livstid.