Атомный силовой микроскоп осуществляет "сортировку" и "доставку" молекул

Исследователи IBM продемонстрировали новую нанотехнологию, позволяющую не только быстро сепарировать весьма малые количества молекул, но и с прецизионной точностью доставлять их на целевую поверхность с высочайшей степенью управляемости. Предполагается, что в перспективе этот метод позволит усовершенствовать процедуры медицинских анализов и технологии производства наноэлектроники.

В основе новой технологии лежит использование атомно-силового микроскопа (AFM), который позволяет проводить различные процедуры нанометрового масштаба с помощью миниатюрного кронштейна с конусообразным наконечником. При воздействии электрического поля на наконечник молекулы скользят по его поверхности со скоростью, соответствующей напряженности поля. Модифицируя поверхность наконечника, а также изменяя напряженность и продолжительность воздействия электрического поля, можно отделять различные виды молекул друг от друга за несколько миллисекунд - это более чем в 1 тыс. раз быстрее, чем при использовании существующих методов, сообщает пресс-служба IBM.

«В наших первых опытах мы использовали фрагменты ДНК, в одном из которых было пять спаренных оснований, а в другом - 16, - сообщил доктор Кумар Викрамасингх (Kumar Wickramasinghe), почетный сотрудник IBM и один из участников исследования. - Электрическое поле переместило эти молекулы вдоль наконечника AFM, длина которого составляла 11,2 микрон, за 5 и 15 миллисекунд соответственно. Мы контролировали количество перемещаемого материала с точностью до 10 молекул, что подтверждает применимость нашего подхода для анализа биологических образцов крайне малого объема и „рисования" чрезвычайно малых объектов».

Ученые IBM полагают, что созданный ими метод в свое время будет успешно применяться как минимум в двух прикладных областях. Поскольку в данном случае речь идет о миниатюризированной версии электрофореза - стандартной технологии разделения биологических молекул - новый метод позволит ускорить выполнение широкого круга задач в области молекулярного и генетического анализа - от ДНК-дактилоскопирования до обычного анализа крови.

Кроме того, с помощью этой технологии можно доставлять молекулы на поверхность с высочайшей точностью. Это может оказаться весьма полезным при создании будущих молекулярных электронных схем, а также литографических процедур для производства более традиционных наноэлектронных устройств. При демонстрации принципиальной возможности молекулярного напыления ученые с помощью единственного наконечника нарисовали классическую восьмиштриховую эмблему IBM линиями шириной 59-79 нм, состоящими из фрагментов ДНК с 5 спаренными основаниями. Эта эмблема настолько мала, что на поперечном срезе человеческого волоса поместится более 300 таких изображений.