Titkok a nanovilágból

Grafénkorlát tereli a nanoelektronikában használt molekulákat

2016. április 03., vasárnap, 06:20

Címkék: agykutatás grafén nanoelektronika nanotechnológia neuroszenzor UCLA

A kertészek gyakran használnak meghatározott pontokon kilyukasztott műanyag lapokat ahhoz, hogy a serkentsék a növények fejlődését, és megakadályozzák a gyomok kigyökerezését.

Az UCLA California Nanosystems Institute szakemberi úgy találták, hogy ez a megközelítés hatékony lehet arra is, hogy a molekulákat egyedi struktúrákba rendezzék a miniatűr nanoelektronikai eszközök számára. A technológia segítségével olyan szenzorok építhetők, amelyek elég aprók az agyi elektromos jelek rögzítéséhez is.

A Paul Weiss professzor által vezetett kutatócsapat egy apró lyukakkal teletűzdelt grafénlapot hozott létre, amelyet aztán a nanoelektronikai eszközökben gyakran használt aranyszubsztrátba helyeztek. A kísérlet meghozta a kívánt eredményt: a molekulák pontosan olyan szórásterületen kapcsolódtak az aranyatomokhoz, hogy az emberi hajszál vastagságánál 10 000-szer kisebb eszközök számára kívánatos fizikai és elektromos tulajdonságokkal rendelkezzenek.

„Egy stencilt szerettünk volna létrehozni, amelyen keresztül a molekulák csak ott kötődnek az aranyszubsztráthoz, ahol azt mi szeretnénk – jelentette ki Weiss. – Azt eddig is tudtuk, hogyan kapcsoljunk molekulákat az aranyatomokhoz. Ez volt az első lépés ahhoz, hogy a nanoeszközök előállításához szükséges elektromos funkciókkal rendelkező rendszereket hozzunk létre. Az új eljárás azonban megakadályozza az aranyhoz történő kapcsolódást a grafénnal fedett területeken. A molekulák precíz pozicionálása lehetővé teszi a későbbi szórásterület pontos meghatározását, és ami a legfontosabb, nanoeszközök, például bioszenzorok építését.”

A most kifejlesztett metódus a nanolitográfia eddig használt módszereinél sokkal hatékonyabb nanoelektonikai és nano-bioelektronikai eszközök létrehozását teszi lehetővé. Weiss professzor elmondása szerint ez különösen olyan eljárásokban lehet hasznos, amikor molekuláris szenzorokat akarunk elhelyezni arany vagy egyéb nanoanyag felületén, amelyek érzékenysége és szelektivitása kiváló, de méretük miatt nehezen kezelhetők.

Az agysejtek tevékenységét és az áramköri funkciókat valós időben mérő neuroszenzorok új fejezetet nyithatnak egyes betegségek, például az autizmus vagy a depresszió kutatásában. A kutatók abban is reménykednek, hogy egyes agyi áramköröket az érzékelők segítségével stimulálhatnak, és alapvető kémiai különbségeket jelezhetnek előre az agy működő és működésképtelen területei között. Ez a tudásanyag forradalmasítaná az idegrendszeri betegségek kezelését.

www.ucla.edu


A grafén

A kutatók 1985-ben jöttek rá arra, hogy a szénatomok nemcsak úgy tudnak egymáshoz kapcsolódni, hogy a jól ismert gyémántot vagy grafitot alkossák, hanem nanoméretű (vagyis a milliméter egymilliomod részének mérettartományába eső) gömböcskék – fullerének – is összeállhatnak belőlük. A 21. század csodaanyagaként is emlegetett grafént, az egyetlen atom vastagságú síkon hatszöges rácsban elrendeződő szénatomokból álló anyagot 2004-ben sikerült először előállítani. Ez az egyik legesélyesebb anyag arra, hogy új utakat nyisson a nanoelektronikában, mivel elektromos tulajdonságai sok szempontból felülmúlják a szilíciuméit. Számos más jellemzője – kivételes szilárdsága, átlátszósága, hajlékonysága – különösen alkalmassá teszi a hajlékony síkképernyőkben való felhasználásra is. A grafén hasonlóan ígéretes az energiatárolás és a különféle feladatokat ellátó kompozitok előállítása szempontjából, ami forradalmasíthatja az optikai alkalmazásokat.

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek