"Sandwic kaca" memelihara molekul yang tenang

Perangkap nano elektrostatik mengatasi gerakan Brownian

Imej skematik menunjukkan "sandwic kaca" dengan panel kaca yang licin dan mendalam. Di antara kedua-dua panel kaca, zarah-zarah tersebut digantung dalam penggantungan oleh medan elektrostatik dan dipasang pada masa yang lama. © Madhavi Krishnan / ETH Zurich
membaca dengan kuat

Molekul tidak berhenti. Gerakan Brownian bertanggungjawab untuk ini. Kini, bagaimanapun, saintis telah membangunkan satu kaedah baru untuk mengekalkan zarah-zarah kecil cecair yang masih dalam satu tempat untuk jangka masa yang lama. Fiksasi bukan hubungan yang dibentangkan dalam "Alam" membolehkan kajian molekul berehat dan lebih mudah daripada kaedah sebelumnya.

Walaupun kita tidak menyedarinya dengan mata kasar, zarah-zarah yang dibubarkan dalam cecair sentiasa bergerak. Fenomena ini dipanggil "gerakan Brownian". "Di mana sahaja kita mahu membiarkan molekul terkecil individu, yang mana interaksi dan sifat yang kita mahu untuk menerangkan, atau molekul bertindak balas dengan cara terkawal, gerakan Brownian harus diatasi, " jelas Madhavi Krishnan, penyelidik di Laboratorium Kimia Fizikal di ETH Zurich.

Sandwic kaca dalam skala nanometer

Krishnan dan rakan-rakannya kini telah membangun dan mempersembahkan satu proses mudah yang membolehkan mereka memegang zarah di mana saja dari sepuluh hingga seratus nanometer panjang untuk tempoh masa yang lebih lama. Para saintis membuat sejenis sandwic kaca pada skala nanometer, di mana mereka membawa zarah-zarah emas kecil yang dibubarkan dalam air, manik polimer atau gelembung lemak. Salah satu plat kaca dilalui oleh lekuk bulat yang paling baik pada skala kira-kira seratus nanometer. Dengan bantuan ini, para penyelidik berjaya memperbaiki nanopartikel.

Pergaulan mengatasi gerakan molekul

"Permukaan kaca dicaj secara negatif di dalam air, " kata Krishnan. Oleh itu, objek yang dikenakan secara negatif merasakan penolakan kuat dari permukaan kaca di sekitarnya. Lekuran memastikan bahawa penolakan dilemahkan secara tempatan. Penurunan kecil ini dalam kuasa yang menjijikkan sudah mencukupi untuk memegang zarah-zarah di atas telaga, jadi untuk bercakap, mengambang percuma untuk masa yang lama - daya penolakan lebih besar daripada kuasa gerakan Brownian. Para penyelidik menjana telaga dengan perangkap elektrostatik, yang membolehkan mereka mengkaji objek dalam tempoh yang lebih lama tanpa banyak usaha.

Prosedur membuka peluang baru

Setakat ini, hanya dapat merekodkan zarah-zarah kecil tersebut menggunakan kaedah yang rumit dan mahal, seperti optik dengan bantuan laser. Satu kelebihan yang besar dari kaedah baru ialah prosesnya bergantung sepenuhnya pada cas elektrik dan bebas daripada jisim atau saiz objek. Tetapi masih terdapat satu lagi halangan untuk dipertimbangkan: Objek biologi mestilah dimasukkan dalam sandwic kaca dalam larutan dengan kandungan garam yang tinggi. Walau bagaimanapun, dengan kandungan garam yang tinggi dalam larutan, ion garam yang bermuatan positif menyebabkan medan daya yang dihasilkan oleh permukaan menjadi lenyap, yang menyebabkan objek digantung. paparan

Walau bagaimanapun, berdasarkan pengiraan, para penyelidik menganggap bahawa masalah itu dapat diatasi dengan membuat jarak antara kedua-dua plat kaca lebih kecil. Para pengulas dalam "Alam" menekankan kemungkinan yang menggembirakan yang disediakan oleh kaedah yang dikembangkan oleh Krishnan dan pasukannya. Untuk kajian khusus dalam kimia klinikal dan biologi, berjuta-juta "nanopartikel" boleh dibekukan ke dalam beberapa sentimeter persegi kaca, membolehkan pemeriksaan komprehensif.

(ETH Zurich, 15.10.2010 - NPO)