Mover una nanopartícula a voluntad:esta imagen muestra las trayectorias del movimiento del haz de electrones y el movimiento general de una nanopartícula de oro atrapada.
(Phys.org) —Nanotecnología, la manipulación de la materia a escala atómica y molecular, es una gran promesa para todo, desde computadoras increíblemente rápidas hasta sensores químicos que pueden detectar células cancerosas. Pero, ¿cómo se construye un dispositivo hecho de piezas que tienen un tamaño de una mil millonésima parte de un metro?
A través de los años, Los científicos han desarrollado herramientas para esta obra microscópica. Tomemos por ejemplo pinzas ópticas, que utilizan la luz para atrapar y mover objetos que miden una millonésima parte de un metro. Los investigadores utilizan pinzas ópticas para manipular materiales biológicos como las proteínas. Sin embargo, usar la luz para manipular objetos de escala nanométrica incluso más pequeños es un asunto complicado. Hay otras técnicas para el trabajo, pero es seguro decir que hay mucho espacio para más herramientas en la caja de herramientas nano.
Ahora, Los científicos de Berkeley Lab y la Universidad Nacional de Singapur han desarrollado una forma de manipular nanopartículas utilizando un haz de electrones. Como se informó recientemente, utilizaron un haz de electrones de un microscopio electrónico de transmisión para atrapar nanopartículas de oro y dirigir su movimiento. También utilizaron el rayo para ensamblar varias nanopartículas en un grupo compacto. Y, porque el haz es de un microscopio electrónico, pudieron visualizar las nanopartículas mientras las manipulaban.
Cómo atrapar una nanopartícula de oro en una celda ambiental:un haz de electrones pasa a través de una ventana de nitruro de silicio y agarra la nanopartícula.
Según sus resultados, los científicos creen que su enfoque podría conducir a una nueva forma de construir nanoestructuras, una nanopartícula a la vez.
La investigación fue codirigida por Haimei Zheng de la División de Ciencias de Materiales de Berkeley Lab. Ella y sus colegas comenzaron intercalando una partícula de oro de diez nanómetros de diámetro entre dos membranas transparentes de nitruro de silicio. Este sándwich relleno de líquido, llamada célula ambiental, permite obtener imágenes de objetos con un microscopio electrónico de transmisión con una resolución subnanométrica. La célula ambiental se desarrolló en Berkeley Lab.
Luego pasaron un haz de electrones a través de la celda y atraparon la nanopartícula en el haz. La nanopartícula rebotó de un lado a otro dentro del haz, pero nunca escapó de sus confines. Cuando movieron el rayo en cualquier dirección a una velocidad de unos diez nanómetros por segundo, la nanopartícula atrapada se arrastró a través de la superficie de la membrana.
Próximo, los científicos atraparon varias nanopartículas de oro dentro del rayo y las acorralaron en un grupo apretado al disminuir rápidamente el diámetro del rayo de 200 nanómetros a 50 nanómetros. También movieron el grupo de nanopartículas sobre la superficie de la membrana moviendo el haz de electrones.
Zheng y sus colegas ahora están trabajando para comprender cómo el haz de electrones atrapa las nanopartículas. También quieren desarrollar formas de automatizar el posicionamiento y el movimiento de nanopartículas, que es un paso clave hacia el ensamblaje rápido y eficiente de nanoestructuras.
