24 ноября 2017 Г. Нанотехнологии и наноматериалы Российские нанотехнологии STRF.RU регистрация вход

   
Приложение журнала «Российские нанотехнологии» для iPad
Главная / Авторам журнала / Регистрация
Редколлегия
Контакты
Размещение рекламы
Партнёры
форум
 
Авторам журнала

Авторизация

14.12.2016   «Что вижу, то и манипулирую» или Без мелкоскопа - никак

«Мы люди бедные и по бедности своей мелкоскопа не имеем, а у нас так глаз пристрелявши», - говорил персонаж Николая Лескова Левша, тот самый, что блоху подковал. При работе с инструментом, который разрабатывают в Институте радиотехники и электроники им. Котельникова РАН, МИФИ и МИСиСе, без «мелкоскопа» не обойтись. Группа российских учёных создаёт самый маленький наноманипулятор, который способен бережно захватывать объекты толщиной всего в несколько десятков нанометров. О принципах работы этой «крохи» и перспективах её применения рассказали сотрудники института Пётр Лега и Дмитрий Кучин на лекции для специалистов из самых разных областей науки и просто любопытствующих, организованной Science Now.

Пётр_Лега
Пётр Лега. Фото: Science Now

В чём особенность пинцета?

Самое интересное – как пинцет захватывает свою «добычу». Дело в том, что рычаги пинцета, которые удерживают объект, должны двигаться всего на доли микрометра, и, конечно, вручную такой точности не добиться.

Поэтому вместо механического движения конструкторы использовали так называемый эффект памяти формы – способность некоторых сплавов, обладающих мартенситными превращениями, принимать ту или иную форму в зависимости от температуры. При нагреве пинцет сжимается, захватывая нужный объект, а при охлаждении принимает исходную форму. Чтобы нагреть пинцет, а заодно, проследить за изменением температуры, к системе управления пинцетом  подключен миниатюрный диод, через который пропускают ток.

нанопинцет
Схема нанопинцета. Источник: презентация П. Леги и Д. Кучина

Это уникальный продукт, который выпускает только ООО "Наноактюатор" в коллаборации с Центром нанотехнологий и наноматериалов Республики Мордовии. Пока идут испытания, а первая небольшая партия пинцетов планируется в апреле 2017 года. Ближайшие аналоги такого пинцета в десятки и сотни раз больше, а также, к тому же могут работать только в определенных условиях. 

Что он может?

Этот сверхминиатюрный инструмент способен работать с объектами в тысячи раз тоньше человеческого волоса, которые в обычный микроскоп не увидишь. Сейчас для работы с нанопинцетом и сам манипулятор, и объекты, которые ему предстоит перенести с места на место, помещают в сканирующий электронный микроскоп. Это, конечно, несколько сужает диапазон объектов, с которыми может работать пинцет, потому что они должны переносить условия полного вакуума. Впрочем, функционально нанопинцет «Наноактюатора» может работать в любых средах, вопрос в том, чтобы правильно направить его и захватить объект.

Последнее достижение команды - манипулирование углеродной нанотрубкой 30 нм толщиной, это мировой рекорд. «Наш девиз: что вижу, то и манипулирую», - гордо рассказывает Пётр Лега.

нанотрубка
Манипулирование углеродной нанотрубкой толщиной 30 нм

Помимо практической работы в лаборатории проводятся фундаментальные исследования, в том числе по гранту РНФ. Согласно теоретической модели, дальнейшее уменьшение размера пинцета вполне целесообразно: при размерах пинцета в пределах десятков нанометров могут раскрыться новые возможности для проявлений эффектов памяти формы.

Как это работает?

Чтобы проводить манипуляции нанопинцетом, его прикрепляют на самый кончик коммерческого манипулятора, и всю конструкцию помещают в электронный микроскоп. Сейчас именно электронный микроскоп представляет лучшее решение, так как оптический не позволяет увидеть объекты в необходимом разрешении. Другие сканирующие микроскопы, например, ионные, «стреляют» по содержимому слишком тяжёлыми частицами, и они могут повредить объекты, которыми нужно манипулировать.

нанопинцет
Для понимания масштаба. Источник: презентация П. Леги и Д. Кучина

Сейчас отдельная трудность связана с нагреванием пинцета, чтобы тот, изменив форму, захватил объект. Время нагрева составляет 2 секунды, а это довольно долго. Учёные планируют сократить время нагрева до миллисекунд, а в перспективе создать нанороботизированные автоматизированные системы, которые смогут нагревать инструмент самостоятельно.

Зачем это нужно?

«Что вижу, то манипулирую» - хороший девиз, а главное, описывает суть вещей. По словам Петра Леги, наноманипулятор действительно рассчитан на работу с любыми нанообъектами.

Главными потребителями таких услуг пока являются, конечно, исследовательские лаборатории. По крайней мере на современном этапе. Особые надежды связывают с медициной. Например, в теории такой пинцет может «поймать за хвост» вирус. 

лаб-он-чип
Взгляд в будущее: микролаборатория для диагностики вирусных заболеваний. Технология лаб-он-чип

Но есть перспективы и практического использования. Например, нанопинцет поможет собирать крохотные микрочипы для быстрого анализа крови или манипулировать живыми клетками, не повреждая их. В будущем такие нанопинцеты могут появиться на автономных нанороботах, которым надо будет захватывать и переносить объекты.

Одно ясно точно – для работы с таким крохотными прибором мыслить надо широко.

Болохова Ксения

STRF.ru



обсудить публикацию

версия для печати



ай вао
Новости

Вышел 3-4 номер журнала «Российские нанотехнологии» том 12 2017


Из печати вышел 3-4 номер журнала «Российские нанотехнологии» за 2017 год

читать полностью читать полностью

Вышел 1–2 номер журнала «Российские нанотехнологии», том 12 2017 год


Из печати вышел 1–2 номер журнала «Российские нанотехнологии» за 2017 год

читать полностью читать полностью

Вышел 11–12 номер журнала «Российские нанотехнологии», том 11 2016 год


Из печати вышел 11–12 номер журнала «Российские нанотехнологии» за 2016 год

читать полностью читать полностью

Нанотехнологии: от малого до великого


Сопредседатель 7-го Нано и Гига Форума Анатолий Коркин об особенностях конференции, которая пройдёт в 2017 году в Томске

читать полностью читать полностью

Наноконтейнеры для полиненасыщенных жирных кислот


Молекулы пищевых биополимеров можно использовать как микро- и наноконтейнеры для этих веществ и применять для обогащения продуктов питания

читать полностью читать полностью




Acta Naturae



© ООО «Парк-медиа», 2007-2008

Разработка - Metric

Все права защищены
Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100