Att få tråd med nanoviror - dummies

Nanotrådar är helt enkelt mycket små trådar. De är sammansatta av metaller som silver, guld eller järn eller halvledare som kisel, zinkoxid och germanium. Nanopartiklar används för att skapa dessa små nanotrådar, som kan ha en diameter så liten som 3 nanometer.

Växande nanotrådar

Produktionen av nanotrådar liknar nanorör; det kräver användning av en katalysatorpartikel i en uppvärmd reaktionskammare. För att odla nanotrådar sammansatta av galliumnitrid, flyger forskare vid Harvard University nitrogas och förångad gallium genom reaktionskammaren innehållande ett järnmål. Järn nanopartiklar förångas från målet av en laser för att fungera som en katalysator. Både gallium- och kvävemolekyler löses upp i järn nanopartikeln. När du får så mycket gallium och kväve i partikeln att det börjar svettas av ytan, fäller molekylerna ut på partikelns yta där de kombineras för att växa nanotråden.

När du växer någon nanotråd måste materialen du använder vara lösliga i katalysatorns nanopartikel. Till exempel, för att odla silikon nanotrådar används en guldkatalysator nanopartikel eftersom kisel upplöses i guld.

För att odla nanotrådar - bra för att göra elektroniska apparater eller sensorer - du kan använda katalysator nanopartiklar placerade på ett fast substrat, i stället för nanopartiklar i en ånga. Till exempel har forskare vid National Institute of Standards and Technology använt guld nanopartiklar på en safiryta som katalysatorer för att växa arrays av nanotrådar bestående av zinkoxid. Genom att ändra storleken på guld nanopartiklarna kan de kontrollera om nanotrådarna växlar vertikalt i en vinkel på 60 grader upp från ytan eller horisontellt längs ytan.

Nanovägar på jobbet

Flera forskningsgrupper har visat användningen av nanotrådar för att skapa minnesenheter och transistorer. Forskare vid Hewlett-Packard och University of California i Los Angeles har visat att en minnescell kan bildas vid korsningen mellan två nanotrådar. Med hjälp av en något mer komplicerad rad nanotrådar har de också kommit med en transistorliknande enhet som kallas en spärrhake.

Folks vid University of Southern California och NASA Ames Research Center har visat en minnesenhet som använder indiumoxid nanotrådar. De förutspår att denna enhet kommer att kunna lagra 40 gigabit per kvadratcentimeter, vilket är mycket data enligt någons standarder.

Byggtransistorer och minnesenheter som används i dataplisor från material om nanometerets bredd, såsom nanotrådar, kallas molekylelektronik.

Samtidigt har de vid Harvard University visat en nanowire-baserad sensor som kan upptäcka sjukdomar i blodprover. Sensorns arbetsdel är en nanowire som har funktionaliserats genom att fästa vissa nukleinsyramolekyler till den. Nukleinsyramolekylerna binder till en cystisk fibrosegen om den är närvarande i ett blodprov. När detta händer ändras konduktiviteten hos nanotrådarna. Förändringen i nanodirektansen orsakar en ström att strömma.

Denna typ av sensor har potential att tillhandahålla omedelbar analys av blodprover för en mängd olika sjukdomar, eventuellt direkt i din läkarmottagning med bara en stift i fingret. Det är mycket bekvämare än att ge ampuller fulla blod och väntar på ett test att komma tillbaka från ett labb. Dessutom är den här sensorn mycket känslig och kan upptäcka sjukdomar som vi aldrig någonsin har kunnat upptäcka tidigare, eller upptäcka virus i ett tidigare skede.

Men det finns en stor utmaning för forskare som utvecklar denna teknik, antingen med nanotrådar eller nanorör: De måste hitta sätt att göra sensorerna selektiva och förhindra falska signaler. I Harvard-demonstrationen gjorde de detta genom att använda en specifik nukleinsyra som bara skulle binda till den cystiska fibrosegenen.

Slutligen undersöker forskare vid Statens institut för standarder och teknik samt personerna vid Max Planck Institute att användningen av nanotrådar ökar tätheten hos ett magnetiskt inspelningsmedium (som de hårddiskar som används i datorer). Båda grupperna har kunnat lägga in arrays av magnetiska nanotrådar - och deras arbete visar att det är möjligt att använda denna typ av struktur för att lagra information med en mycket högre densitet än den nuvarande hårddisken kan. Men andra forskare undersöker tanken på att använda vissa arrangemang av nano partiklar för att göra samma sak som nanotrådar. Det är en kasta upp vilken ide som kommer att vinna ut.