<<
>>

Сверхточный нанодетектор токсичных химикатов

Команда исследователей из Университета Аризоны совместно с учеными из исследовательского отдела компании Motorola разработали сенсор на основе нанотрубок с удивительными электронными свойствами.

Он позволяет находить ионы тяжелых металлов в воде.

Устройство состоит из нанотрубочного транзистора, покрытого слоем пептидов. Причем пептиды, состоящие из 20 аминокислот, могут быть перестроены учеными для того, чтобы устройство могло детектировать химикаты различного типа.

Как говорят ученые, создание сенсора — первый шаг на пути к появлению сверхточных детекторов токсичных химикатов в водной и воздушной средах, что будет крайне полезно в медицинских и военных продуктах. Теперь же ученых интересует, как будут реагировать сенсоры на химические вещества, если их покрыть слоем молекул РНК или ДНК.

О молекулярных самоходных наноустройствах

Ученые из университета Раиса создали наименьшую в мире движущуюся наносистему — наномашину, которая ездит как настоящие легковые машины (рис. 4.8). Читатели, знакомые с современным состоянием нанотехнологий, могут сначала в это не поверить, так как до сих пор ученым не удавалось сделать что-то сложнее простого актюатора или сенсора.

Но на самом деле эта большая молекула-наносистема, состоящая из трехсот атомов, похожа на машину только наличием четырех «колес» и способом передвижения. В качестве колес наносистемы служат фулле- рены — молекулы С60, связанные химическими связями с «каркасом» машины. Ширина наноавтомобиля 4 нм — чуть больше, чем толщина ДНК. Он имеет раму и оси, к которым и присоединены химическими связями фуллерены.

«Синтез и тестирование наномашины и других наносистем поможет значительно ускорить производство таких сложных структур, как нанофабрики или нанороботы, методом сверху-вниз, — говорит Джеймс М. Тур, профессор химии. — Эти машины помогут нам освоить базовые правила работы в наномире: транспортировка нанообъектов, взаимодействие между ними и сборка микроблоков из отдельных молекул».

Другие научные группы уже строили объекты нанометрового масштаба, напоминающие внешне автомобили, однако это первый пример, когда полученная молекулярная конструкция действительно катилась (даже не скользила) по поверхности так же, как катятся автомобили на своих колесах.


Рис. 4.9. Наномашина ездит на поверхности из золота

Исследователи придумали оригинальный метод приведения в движение наномашины: они нагрели ее до 200°С, что вызвало вращение фуллеренов на химических связях, соединяющих их с рамой машины. От вращения четырех молекул наносистема пришла в движение и смогла катиться по плоской золотой поверхности (рис. 4.9).

Чтобы убедиться в том, что машина действительно «ездит», а не скользит, и ее передвижения связаны с вращением фуллеренов-колес, ученые использовали сканирующую туннельную микроскопию (СТМ). Каждую минуту ученые получали СТМ снимки машины, доказывающие, что колеса действительно вращаются и благодаря их вращению машина может ехать!

Более того, наномашину можно подцепить зондом микроскопа и перемещать с места на место. Интересно то, что она легче входит в соединение с зондом, когда захват происходит по направлению движения машины.

Восемь лет группа ученых совершенствовала технику производства наномашин, и вот, наконец, их попытки увенчались успехом. Удалось найти решение проблемы несовместимости палладиевых катализаторов, помогающих собирать раму машины, с молекулами фуллеренов, которые ингибируют эту реакцию. Но методом проб и ошибок это затруднение все же было преодолено.

Ученые уверены: машина сможет перевозить молекулярные грузы в различных направлениях, что можно использовать в наноконвеерах, нанофабриках и других сложных наносистемах. Также она может служить платформой для различных мобильных наносистем: нанороботов, наноманипуляторов. В качестве энергетической подпитки машин ис-

следователи хотят использовать направленные пучки фотонов вместо нагревания среды, в которой находятся машины. Так появится возможность ими управлять и координировать их перемещения с высокой степенью точности.

<< | >>
Источник: П.П. Мальцев. Нанотехнологии. Наноматериалы.. 2008

Еще по теме Сверхточный нанодетектор токсичных химикатов:

  1. Сверхточный нанодетектор токсичных химикатов