Электростатическая ловушка для наночастиц
 Схематичное изображение предложенной учеными электростатической "ловушки" для микроскопических объектов. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Возможность фиксировать отдельные молекулы в определенных точках пространства открывает перед научным миром массу возможностей, к примеру, позволяет ученым наблюдать за тонкостями протекания химических процессов или эволюцией во времени отдельно взятой частицы. Подобные знания помогают выделять определенные события в рамках сложных химических процессов, что позволяет биологам глубже понять взаимодействие биологических структур. Не менее заинтересованы в подобных инструментах и инженеры, ведь такие «пинцеты» позволяют им формировать нужные наноструктуры с непревзойденной точностью.
На сегодняшний день наиболее распространенной методикой оперирования отдельными микроскопическими объектами является так называемый «оптический пинцет», который стабилизирует отдельные частицы при помощи луча лазерного излучения. Данная техника была предложена около 40 лет назад, и все это время пользуется стабильной популярностью у биофизиков, помогая им в исследованиях сложных структур, например, молекул ДНК. Однако принцип действия, на котором основан оптический пинцет, не применим для объектов с размерами много меньше длины волны используемого излучения. Т.е. «пинцет» перестает нормально функционировать на объектах, меньших 100 нм в диаметре.
Научная группа из Швейцарии предложила альтернативную методику позиционирования микроскопических объектов, которая не имеет столь жестких ограничений в применимости. Техника основана на идее использования электростатических полей, поэтому ее применимость в каждом конкретном случае зависит от заряда частицы, а не от ее размеров.
Плоский «электростатический пинцет» имеет размеры всего 2 на 4 мм и включает в себя две параллельные стеклянные пластины, разделенные тонкой пленкой жидкости. Одна из стеклянных пластин является совершенно плоской, вторая же имеет определенные углубления. Обе стеклянные плоскости заряжаются отрицательно, таким образом, отрицательно заряженные объекты, расположенные между двумя плоскостями, подвергаются действию отталкивающей силы (со стороны обеих пластин). Углубления на одной из пластин определяют геометрию ловушки, т.к они вызывают искажение электростатического поля. Когда частица, «путешествуя» в промежутке между пластинами, попадает в область рядом с углублением, сила отталкивания уменьшается, и частица оказывается «запертой» в ловушке.
Единственным недостатком предложенной методики является тот факт, что в течение всего эксперимента «пойманная» частица должна находиться в определенной точке пространства и не может быть перемещена так, как это делается с оптическими пинцетами.
Детальное описание предложенного «электростатического пинцета» приведено в журнале Nature.
Исследователи уже протестировали новое устройство в экспериментах с частицами, размеры которых не превышают нескольких десятков нанометров (например, с наночастицами золота и шариками из полимера). По результатам тестов они уверены: предложенная концепция может открыть целый спектр возможностей перед молекулярной биологией, в частности, благодаря способности сортировать макромолекулы и протеины при помощи некоторой внешней силы. Учитывая относительно недорогую стоимость производства устройства, ученые предрекают коммерческий успех предложенному решению.
Также по теме:
Источники: