211service.com
Van de Labs: Nanotechnologie
Nanodraad computing
Een praktische methode voor op nanodraad gebaseerde CMOS-circuits
Dit op nanodraden gebaseerde CMOS-circuit (de nanodraden zijn te klein om te zien) zou kunnen leiden tot kleinere, krachtigere computers. (Met dank aan Dunwei Wang)
Bron: Complementary Symmetry Silicon Nanowire Logic: energiezuinige omvormers met versterking
Dunwei Wang et al.
Klein 2 (10): 1153-1158
Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van november 2006
- Zie de rest van het nummer
- Abonneren
Resultaten: Caltech-onderzoekers hebben op silicium-nanodraad gebaseerde logische circuits gemaakt die vergelijkbaar zijn met de complementaire metaaloxide-halfgeleidercircuits die worden gebruikt in computerchips. Dergelijke circuits combineren twee soorten transistors die op tegengestelde manieren reageren op elektronische signalen - een handige opstelling voor energiezuinige chips. Omdat de nieuwe methode beide typen transistors op één oppervlak kan produceren, zou deze geschikt kunnen zijn voor massaproductie.
Waarom het uitmaakt: Vanwege hun kleine formaat en uitstekende elektronische eigenschappen kunnen silicium nanodraden ultragevoelige handsensoren mogelijk maken voor het detecteren van kanker of het identificeren van biologische gevaren. Bovendien kunnen de nanodraden leiden tot krachtigere, energiezuinigere computerchips. Maar eerdere prototypes van op nanodraad gebaseerde circuits zijn gemaakt met technieken die zich niet lenen voor batchverwerking. De nieuwe methoden kunnen nanodraadcircuits praktisch maken om te vervaardigen.
Methoden: Om p- en n-type transistors te maken, de twee typen die nodig zijn in CMOS-circuits, creëerden onderzoekers eerst een dambordpatroon van het p- en n-type silicium: ze doopten aangrenzende vierkanten met verschillende doteringen, met behulp van door fotolithografie geproduceerde maskers. Vervolgens, met behulp van een methode die ze eerder hadden ontwikkeld, etsten de onderzoekers selectief silicium weg om ordelijke arrays van nanodraden te vormen. Ten slotte verbonden ze deze nanodraden met behulp van e-beam-lithografie om transistors te vormen en een fundamenteel type logisch circuit dat een inverter wordt genoemd.
Volgende stappen: Voor massaproductie zullen de onderzoekers de e-beam lithografie vervangen door de snellere methode van fotolithografie. Ze moeten ook aantonen dat een experimenteel proces voor het maken van batches van nanodraadarrays, nano-imprinting genaamd, zal werken in grootschalige productie.
Slimme containers van nanoformaat
Nanodeeltjes kunnen signaleren wanneer ze zich in specifieke celtypes bevinden, wat leidt tot nieuwe diagnostische en behandelmethoden
Bron: Toward Intelligent Nanosize Bioreactors: een pH-schakelbare, kanaal-uitgeruste, functionele polymeer nanocontainer
Pavel Broz et al.
Nano-letters 6 (10): 2349-2353
Resultaten: Onderzoekers in Zwitserland hebben containers van 200 nanometer breed gemaakt, bezaaid met poriën waarvan de wanden zijn gemaakt van bacteriële eiwitten. Ze toonden aan dat deze nanocontainers de locatie en duur van een fluorescerend signaal alleen kunnen regelen wanneer de zuurgraad van hun omgeving overeenkomt met die in celstructuren die lysosomen worden genoemd, die vreemde materialen die een cel binnenkomen, verteren.
Waarom het uitmaakt: Het werk laat zien dat nanodeeltjes die actieve poriën gebruiken, kunnen reageren op omgevingsfactoren, zoals zuurgraad, om nuttige functies uit te voeren. In één toepassing zouden pH-gevoelige nano-dragers pas oplichten als ze lysosomen tegenkwamen, zodat ze de binnenkant van cellen bereikten. De onderzoekers toonden eerder aan dat de dragers kunnen vastklampen aan bepaalde soorten cellen, zoals macrofagen, wat suggereert dat een dergelijk systeem zou kunnen worden gebruikt om specifieke cellen in een laboratoriummonster te identificeren. Met enkele aanpassingen kan het ook worden gebruikt om een medicijn alleen in gerichte cellen vrij te geven, waardoor de medicamenteuze behandeling effectiever wordt en de bijwerkingen worden verminderd door het nabijgelegen weefsel te beschermen.
Methoden: Speciaal ontworpen polymeren in combinatie met bacteriële eiwitten die zichzelf assembleren om de containers te vormen, terwijl toegevoegde enzymen die bepaalde verbindingen afbreken, waardoor ze fluoresceren, binnenin worden opgesloten. De grootte van de poriën voorkomt dat de enzymen ontsnappen, maar laat verbindingen geleidelijk de container binnenkomen om te worden afgebroken, waardoor een langdurig signaal ontstaat dat beperkt blijft tot de containers. De pH-gevoeligheid is het resultaat van twee factoren: de enzymen werken het beste bij lysosomale zuren, en de poriën, die in de meeste omstandigheden open zijn, sluiten bij te hoge zuurconcentraties.
Volgende stappen : Het onderzoek vereist verdere tests om te bevestigen dat de nanodeeltjes werken bij levende proefpersonen. Voor mogelijke toepassingen voor medicijnafgifte zullen de onderzoekers medicijnen koppelen aan specifieke cellulaire doelen en een afgiftemechanisme ontwikkelen; het kan gebaseerd zijn op synthetische poriën die gesloten blijven in neutrale en alkalische omgevingen, evenals in zeer zure, en alleen openen in het specifieke pH-bereik van de binnenkant van een lysosoom.