РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ХИМИИ TBEPДОГО ТЕЛА
   
| | | | |
| | | |
 18.05.2006   Карта сайта     Language По-русски По-английски
Новые материалы
Экология
Электротехника и обработка материалов
Медицина
Статистика публикаци


18.05.2006

Нано инструментыБыстрая сортировка молекул от IBM


By: Свидиненко Юрий (Svidinenko) 2006.05.16

Логотип компании IBM
Логотип компании IBM

Быстрая сортировка молекул от IBM


Ученые из исследовательского центра IBM Almaden Research Center, США на базе обычного атомно-силового микроскопа создали производственный модуль, который может сортировать молекулы и выкладывать из них различные двумерные наноструктуры.

Атомно-силовой микроскоп, или АСМ - самый распространенный инструмент нанотехнолога, на его основе проводится большинство исследований физики твердого тела, выполняется тестирование новых типов производства двумерных и трехмерных наносистем, изучаются биологические макромолекулы (ДНК, РНК, белки). Поэтому неудивительно, что у такого многостороннего инструмента появилось еще одно применение.

Удивительно другое - ученым удалось с помощью АСМ ускорить работу электрофорезной сортировки, которая широко используется при секвенировании ДНК и изучении белков. 

"Использование АСМ в сортировке молекул - отличная находка для нас, так как такой подход обеспечивает высокоскоростное и надежное отделение молекул одних типов от других, - комментирует Дэвид Гарфин (David Garfin), президент американского общества по изучению электрофореза (American Electrophoresis Society). - Сегодня для того, чтобы отделить одну молекулу от другой, необходимо поместить их в капилляр, наполненный гелем и подвергнуть воздействию электромагнитного поля, и, через несколько минут, а иногда и часов, мы можем достичь результата. И вот, сегодня стало известно, что этот процесс можно ускорить в сотни раз, используя наработки ученых из IBM. Продемонстрированная ими "сырая" технология технологического процесса сортировки впечатляет своим быстродействием и надежностью".



Рис. 1. Принцип действия АСМ-сортировщика


Для примера ученые работали с молекулами ДНК разной длины. Оказалось, что они могут перемещаться под действием эффекта электрофореза вверх и вниз по зонду-кантилеверу АСМ, причем скорость их перемещения зависит напрямую от длины. Так, например, ДНК с пятью базовыми основаниями спускалась вниз по зонду АСМ длиной 11.2 микрон за 5 миллисекунд, а молекула с 16 основаниями - за 15 миллисекунд. 

Более того, после преодоления этого расстояния, молекулы съехали на подложку микроскопа, таким образом, двигая зонд АСМ, можно было "писать" различные слова и создавать двумерные наноструктуры, как если бы мы печатали струйным принтером по бумаге. Только вместо чернил - молекулы ДНК разного размера, а вместо бумаги - подложка микроскопа.

"Мы смогли управлять движением десяти молекул ДНК разной длины, а это значит, что ДНК-сортировщик может пригодиться при анализе сверхмалых биологических образцов, не прибегая к "долгому" электрофорезу", - говорит ученый Камар, один из исследовательской группы IBM. 

Расскажем поподробнее о принципе действия новой технологии. Молекулы ДНК разного размера хранились в резервуаре под зондом АМС. Как только ученые подавали на зонд напряжение, молекулы разных типов "выползали" из резервуара и спускались вниз к концу зонда, причем, со скоростью, зависящей от их размера. Так, сначала возле подложки оказались короткие молекулы, а через время- длинные. Как только все молекулы оказались "внизу", ученые поменяли полярность напряжения, заставив молекулы подниматься обратно. И в этот момент, контролируя их подъем, они оставили некоторые молекулы "внизу". Так и происходил цикл всего письма - нанесением поэтапно молекул нужного размера.




Рис. 2. Логотип компании IBM, написанный из 5-ти основных ДНК


Освоившись с нанописьмом, ученые выложили из молекул ДНК с пятью основаниями логотип компании IBM. Габариты логотипа составили всего 3.3 х 8.8. микрон. Толщина же линии, которой писали ученые, составила 59-79 нанометров.

Как говорят исследователи, тот же метод можно применить при построении наноэлектронных цепей, в которых роли транзисторов будут играть отдельные молекулы. 

"Мы можем "писать" молекулами только когда электрическое поле присутствует, - поясняет Камар. - То есть, если нам необходимо, мы можем поднять зонд, перевести его на другое место и там писать снова без потери молекул. Также благодаря контролируемому нанесению молекул на основание эта технология производства менее чувствительна к химическим свойствам подложки". 


Источник:



1. Nanotechweb.org: Atomic force microscope sorts molecules out



Дизайн и программирование N-Studio 
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я
  • Chen Wev .  honorary member of ISSC science council

  • Harton Vladislav Vadim  honorary member of ISSC science council

  • Lichtenstain Alexandr Iosif  honorary member of ISSC science council

  • Novikov Dimirtii Leonid  honorary member of ISSC science council

  • Yakushev Mikhail Vasilii  honorary member of ISSC science council

  • © 2004-2019 ИХТТ УрО РАН
    беременность, мода, красота, здоровье, диеты, женский журнал, здоровье детей, здоровье ребенка, красота и здоровье, жизнь и здоровье, секреты красоты, воспитание ребенка рождение ребенка,пол ребенка,воспитание ребенка,ребенок дошкольного возраста, дети дошкольного возраста,грудной ребенок,обучение ребенка,родить ребенка,загадки для детей,здоровье ребенка,зачатие ребенка,второй ребенок,определение пола ребенка,будущий ребенок медицина, клиники и больницы, болезни, врач, лечение, доктор, наркология, спид, вич, алкоголизм православные знакомства, православный сайт творчeства, православные рассказы, плохие мысли, православные психологи рождение ребенка,пол ребенка,воспитание ребенка,ребенок дошкольного возраста, дети дошкольного возраста,грудной ребенок,обучение ребенка,родить ребенка,загадки для детей,здоровье ребенка,зачатие ребенка,второй ребенок,определение пола ребенка,будущий ребенок