控制单粒子运动的“纳米阀门”问世
来源：科技日报 2018-05-29 16:30:21
据美国物理学家组织网近日报道，瑞士研究人员开发出一种“纳米阀门”，能在纳米尺度上控制微细管道里单个粒子的运动，有望用于研究纳米粒子的性质，帮助开发新型材料和药物。
该技术由瑞士苏黎世联邦理工大学研究团队开发。他们在新闻公报中说，这种阀门适用于金属或半导体纳米粒子、病毒微粒、脂质体、抗体分子等多种微粒，在材料、化学和生物医学等领域都将找到用武之地。
在纳米尺度上，物质的性质与宏观状态下大不相同，其运动无法用机械阀门控制。据研究人员介绍，为了打开和关闭超薄通道中的纳米颗粒流，他们用到了电力。他们在硅芯片上蚀刻出直径为300纳米—500纳米的通道，将需要安装阀门的部位收窄，并在这个“瓶颈”外侧安装电极。施加特定的电场，能对通道中的微粒产生作用力，决定它能否通过“瓶颈”。
实验显示，纯水中的纳米粒子平时无法通过“瓶颈”，对于这些粒子来说，阀门处于关闭状态;施加电场则可使粒子通过“瓶颈”，相当于阀门打开。然而，对于盐溶液中的纳米粒子，情况刚好相反，阀门平时是打开的，施加电场后关闭。在实际应用中，盐溶液中的病毒、抗体等生物粒子可以被轻易操控。
研究人员利用带阀门的三叉管道，使混在一起的两种纳米粒子流向不同的出口，实现分离。这意味着，设计出相应的管道系统和电场，能筛选、过滤特定性质的粒子。他们还成功地将单个粒子引导到两个阀门之间的区域，将其禁锢在狭小空间内，这能减少粒子无规则运动的干扰，便于观测粒子性质。
研究人员还与苏黎世大学的科学家一起，成功使用该系统操控直径仅10纳米的半导体粒子和抗体微粒。
相关论文发表于最新一期英国《自然·纳米技术》杂志。
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