19 августа 2017 Г. Нанотехнологии и наноматериалы Российские нанотехнологии STRF.RU регистрация вход

   
Приложение журнала «Российские нанотехнологии» для iPad
Главная / Новости и События / Все новости
Редколлегия
Контакты
Размещение рекламы
Партнёры
форум
В мире НАНО
Реклама

ХИМИК.РУ

Новости и События

Все новости

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
Интервью

Композиты на острие 3D-принтинга


Учёные СПбПУ и Сколтеха разрабатывают «софт» и «железо» для трёхмерной печати композиционных изделий

читать полностью читать полностью




Acta Naturae



© ООО «Парк-медиа», 2007-2008

Разработка - Metric

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