Используя усовершенствованные технологии для отлова и манипулирования
наночастицами, исследователи из Национального института стандартов и
технологии (США) смогли увеличить полезное время существования пойманных
частиц более чем в 10 раз. Таким образом, новая методика обещает
предоставить экспериментаторам достаточно времени для постройки
наноразмерных структур, а также позволить работать с наночастицами
внутри биологических клеток без привлечения травматичного интенсивного
лазерного облучения. Обычно учёные захватывают и передвигают
наночастицы в растворе с помощью оптического пинцета — луча лазера,
сфокусированного на очень маленькую площадь. Крошечное пятнышко
лазерного света создаёт сильное электрическое поле, или потенциальную
яму, которая притягивает частицы в центр лучевого потока. Хотя частицы
втягиваются в поле, молекулы жидкости, в которой они суспендированы,
пытаются вытолкнуть их прочь из колодца (броуновское движение и принцип
Ле Шателье). Причём ситуация ухудшается при использовании частиц
меньшего размера, так как влияние лазера ослабляется при переходе от
крупных частиц к мелким. Конечно, всегда можно добавить ещё немного
энергии лазерному лучу и сгенерировать более мощное электрическое поле,
но это может привести к «прожариванию» наночастиц, попавших в центр
луча, ещё до того, как вы успеете сделать с ними что-то разумное. 
Золотые
наночастицы (слева) быстро покидают пассивную статическую ловушку, в то
время как в новой ловушке (справа) частицы остаются предельно
сконцентрированными. (Иллюстрация NIST.)
Ученые из
Национального института стандартов и технологии взялись улучшить
описанную систему лазерного захвата, предложив подход, использующий как
контролирующую систему (лазерный луч), так и систему обратной связи, с
помощью которой можно следить за курсом наночастицы. В таком варианте
лазерный луч применяется уже не для создания пассивной стационарной
ловушки с приманкой в месте желаемого сбора наночастиц, а для
подталкивания этих частиц только тогда, когда это необходимо: для
задания курса, придания ускорения, выравнивания курса. Это позволило
уменьшить среднюю интенсивность лазерного луча и одновременно увеличить
время жизни наночастиц при снижении тенденции к отклонению от выбранного
курса. При достижении наночастицами точки назначения лазер отключается.
А выравнивание курса частицы производится опять же посредством
добавления интенсивности свечения. Используя новый метод
управления наночастицами, удалось удерживать 100-нанометровые золотые
частицы в 26 раз дольше, чем в предыдущих экспериментах с использованием
пассивной лазерной ловушки. Частицы оксида кремния размером 350 нм
удерживались в 22 раза дольше при средней интенсивности луча,
уменьшенной на 33%. Авторы разработки надеются, что теперь смогут
построить сложные наноразмерные устройства, чтобы тестировать поведение
наночастиц внутри живых клеток. Подробнее о новом методе и достигнутых результатах читайте в статье, опубликованной в журнале Nano Letters. Подготовлено по материалам Национального института стандартов и технологии.
http://science.compulenta.ru/677575/ |