No laboratorijām: nanotehnoloģija

Nanovadu skaitļošana
Praktiska metode nanovadu CMOS shēmām

Šī nanovadu CMOS shēma (nanovadi ir pārāk mazi, lai tos redzētu) varētu radīt mazākus, jaudīgākus datorus. (Dunveja Vanga pieklājība)

Avots: Papildu simetrijas silīcija nanovadu loģika: energoefektīvi invertori ar pastiprinājumu
Dunwei Wang et al.
Mazs 2 (10): 1153-1158

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2006. gada novembra numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Rezultāti: Caltech pētnieki ir izveidojuši uz silīcija nanovadiem balstītas loģiskās shēmas, kas līdzīgas komplementārajām metāla oksīda pusvadītāju shēmām, ko izmanto datoru mikroshēmās. Šādās shēmās ir apvienoti divu veidu tranzistori, kas uz elektroniskajiem signāliem reaģē pretēji – tas ir noderīgs energoefektīvu mikroshēmu izkārtojums. Tā kā jaunā metode var ražot abu veidu tranzistorus uz vienas virsmas, tā varētu būt piemērota masveida ražošanai.

Kāpēc tas ir svarīgi: To mazā izmēra un lielisko elektronisko īpašību dēļ silīcija nanovadi varētu nodrošināt ultrajutīgus rokas sensorus vēža noteikšanai vai bioloģisko apdraudējumu identificēšanai. Turklāt nanovadi var radīt jaudīgākas, energoefektīvākas datoru mikroshēmas. Taču iepriekšējie nanovadu shēmu prototipi tika izgatavoti, izmantojot metodes, kas nav piemērotas sērijveida apstrādei. Jaunās metodes varētu padarīt nanovadu shēmas praktiski lietojamas.

Metodes: Lai izgatavotu p- un n-tipa tranzistorus, divus veidus, kas nepieciešami CMOS shēmās, pētnieki vispirms izveidoja p- un n-tipa silīcija šaha galdu: viņi leģēja blakus esošos kvadrātus ar dažādām piedevām, izmantojot fotolitogrāfijā ražotas maskas. Pēc tam, izmantojot iepriekš izstrādāto metodi, pētnieki selektīvi iegravēja silīciju, veidojot sakārtotus nanovadu blokus. Visbeidzot, viņi savienoja šos nanovadus, izmantojot e-staru litogrāfiju, lai izveidotu tranzistorus un pamata loģiskās shēmas veidu, ko sauc par invertoru.

Nākamie soļi: Masveida ražošanā pētnieki aizstās e-staru litogrāfiju ar ātrāku fotolitogrāfijas metodi. Viņiem arī jāpierāda, ka eksperimentāls process nanovadu bloku partiju izgatavošanai, ko sauc par nano iespiedumu, darbosies liela mēroga ražošanā.

Viedie nanoizmēra konteineri
Nanodaļiņas var signalizēt, kad tās atrodas noteikta veida šūnās, tādējādi radot jaunas diagnostikas un ārstēšanas metodes

Avots: Ceļā uz viedajiem nanoizmēra bioreaktoriem: ar pH pārslēdzams, ar kanālu aprīkots, funkcionāls polimēru nanokonteiners
Pāvels Brozs u.c.
Nano burti 6 (10): 2349-2353

Rezultāti: Pētnieki Šveicē ir izgatavojuši 200 nanometrus platus konteinerus ar porām, kuru sienas ir izgatavotas no baktēriju proteīniem. Viņi pierādīja, ka šie nano konteineri var kontrolēt fluorescējošā signāla atrašanās vietu un ilgumu - iedegas tikai tad, ja to vides skābums atbilst šūnu struktūrām, ko sauc par lizosomām, kas sagremo šūnā nonākušos svešķermeņus.

Kāpēc tas ir svarīgi: Darbs parāda, ka nanodaļiņas, kurās izmanto aktīvās poras, var reaģēt uz vides norādēm, piemēram, skābumu, lai veiktu noderīgas funkcijas. Vienā pielietojumā pH jutīgie nano nesēji iedegtos tikai tad, kad tie sastaptos ar lizosomām, nodrošinot, ka tie ir sasnieguši šūnu iekšpusi. Pētnieki iepriekš parādīja, ka nesēji var pieķerties noteikta veida šūnām, piemēram, makrofāgiem, kas liecina, ka šādu sistēmu varētu izmantot, lai identificētu konkrētas šūnas laboratorijas paraugā. Ar dažām modifikācijām to varētu arī izmantot, lai atbrīvotu zāles tikai mērķa šūnās, padarot zāļu ārstēšanu efektīvāku un samazinot blakusparādības, aizsargājot tuvumā esošos audus.

Metodes: Īpaši izstrādāti polimēri, kas apvienoti ar baktēriju proteīniem, paši savācas, veidojot konteinerus, savukārt pievienotie fermenti, kas sadala noteiktus savienojumus, izraisot to fluorescēšanu, tiek iesprostoti iekšpusē. Poru izmērs neļauj fermentiem izkļūt, bet ļauj savienojumiem pakāpeniski iekļūt traukā, lai tie tiktu sadalīti, radot ilgstošu signālu, kas aprobežojas ar tvertnēm. PH jutību nosaka divi faktori: fermenti vislabāk darbojas lizosomu skābuma apstākļos, un poras, kas vairumā apstākļu ir atvērtas, aizveras pie pārāk augstas skābes koncentrācijas.

Nākamie soļi : Pētījumam ir nepieciešami papildu testi, lai apstiprinātu, ka nanodaļiņas darbojas dzīvos objektos. Iespējamiem zāļu piegādes lietojumiem pētnieki savienos zāles ar konkrētiem šūnu mērķiem un izstrādās atbrīvošanas mehānismu; tā pamatā varētu būt sintētiskās poras, kas paliek aizvērtas neitrālā un sārmainā vidē, kā arī ļoti skābā vidē, atveroties tikai konkrētajā lizosomas iekšpuses pH diapazonā.

paslēpties