(Nanotechnology Instruments)
Все профессии важны, Все профессии нужны..
Перефразируя С. Я. Маршака
Согласитесь, какой бы профессией вы ни занимались, вам всегда потребуется определенный набор специфических инструментов, без которых невозможно было бы добиваться желаемого результата — для художника это, как минимум, краски и кисти, для садовника — грабли, лопаты, идя врача— шприцы, скальпели, термометры А какие инструменты использует нанотехнолог, чтобы оперировать объектами, размеры которых составляют одну миллиардную — олну миллионную дол ю метра, существует ли Л1Я этого специальный на- ноинструментарий7 В том, что такая специфическая «приборная база» должна быть, ни у кого не возникнет сомнений — чтобы просто визуализировать наночастицы, недостаточно разрешения оптического микроскопа. Чтобы, к примеру, препарировать клетки, нужны иглы в тысячу раз тоньше человеческого волоса, скальпели, заточенные до немыслимой остроты.
АЗБУКА ДЛЯ ВСЕХ |
Недаром oi ромный прорыв в развитии нано- техноло! ий произошел лишь тогда, когда появилась возможность сначала «увидеть» наночастицы с помощью электронного микроскопа, а затем и «пощупать» их с помощью сканирующего зонтового микроскопа Сегодня современные методы зондовой микроскопии позволяют не только изучать рельеф поверхности наноструктур, но и определять состав, атомную и магнитную структуру наночастиц и даже перемещать единичные атомы и молекулы (см. также Системы нанопозиционирооания).
|
|
Благодаря открытию в 1991 г. новой модификации углерода — углеродных нанотрубок, обладающих необычной структурой и, как следствие, уникальными физическими и механическими свойствами, ученым удалось создать целый арсенал наноинструментоь (наноскаль- пель, наношприц, нанотермометр, нанопинцет,
Рис. 1. Наноскальпель на основе одностенной углеродной нанотрубки |
нановесы), с которыми связывают большие перспективы в развитии наномебицины, микробиологии и новых подходов к созданию наноструктур методами нанолитографии.
Первыми в ряду наноинструментов стали нанопинцет, позволяющий углеродными нанот- рубками, как китайскими палочками, «подцеплять» и, удерживая, перемешать отдельную крупную молекулу, a i акже оптический пинцет, осуществляющий аналогичные операции, но при помощи лазерного луча. Вслед за ними были разработаны самые чувс вительные в мире нановесы, с помощью которых молекулу можно взвесить, и самый маленький нанотермо- мет р. очень похожий на обычный медицинский градусник.
Следует сказать, что на создании нанотер- мометра ученые не остановились, и в 2006 году ученые из Института стандартов и технологий (NIST) и Университета Колорацо разработали наноскальпель (рис. 1), состоящий из одностен- ной углеродной нанотрубки, натянутой между двумя вольфрамовыми иглами. С помощью такого прочного и острого ножичка под микроскопом можно производить вскрытие единичных клеток с более высокой точностью, чем это позволяют сегодня стеклянные микроскаль пели, легко повреждающие исследуемые объекты такого размера
|
|
И вот, наконец, уже в 2007 году американские исследователи из Drexel University сообщили о создании первого наношприца, способного дозированно вводить жидкие пробы через клеточные мембраны, не повреждая их
Рис. 2. Введение наношприца в клетку (в качестве иглы — углеродная нанотрубка) |
(рис. 2). Идея шприца достаточно проста — надо лишь соединить углеродную нано фубку, ко го- рая будет выступать в качестве иглы, и макроскопический стеклянный капилляр, являющийся резервуаром шприца. Легко сказать, да сложно сделать! Однако американским ученым удалось заполнить углеродную нанотрубку диаметром 200 нм магнитной жидкостью (см. На- ножидкости), содержащей 10-нм частицы оксида железа, а потом с помощью магнитного поля частично ввести такую «магнитную» нанотрубку в канал стеклянного капилляра и герметизировать место стыка оптически клеем — наношприц готов
Как видите, последнее десятилетие подарило нам много удивительных наноустройств и открыло головокружительные перспективы их использования Ну что ж, теперь с нетерпением будем ждать первых нанохирургиче- ских операций!