Физики из MIT научились уменьшать объекты до наноразмеров
Ученые из Массачусетского технологического института освоили невероятный способ материала путем изготовления наноразмерных объектов практически любой формы.
Имплозивное производство – это «способ перенести почти любой материал в трехмерную модель с наноразмерной точностью», рассказывает Эдвард Бойден, профессор биоинженерии из MIT. Он утверждает, что все объекты – от металлов до нитей ДНК – обладают определенными шаблонами, которые можно воспроизвести в крошечном масштабе. Подобные методы были известны и раньше, но все они были крайне медленными и не слишком эффективными. По факту, ученым приходилось добавлять слой за слоем на двухмерные наноструктуры или довольствоваться самыми простыми устойчивыми формами – кубами или пирамидами. Само по себе это весьма интересный опыт, вот только практического применение ему так и не нашлось. У наноматериалов огромный спектр использования – от микроскопических роботов до частиц, способных уничтожать раковые клетки – но для этого исследователи должны были научиться работать со сложными формами.
И вот, наконец, выход найден. Технология MIT использует методы, которые в настоящее время уже применяются для увеличения изображений мозговой ткани, но обращают их вспять. Как? Сам процесс подразумевает то, что ткани помещают в гидрогель, который затем естественным путем увеличивается в размерах. Так ученые с помощью обычного микроскопа могут получать очень четкие и детальные изображения. В новой же версии сравнительно крупный объект тоже взаимодействует с гидрогелем. Исследователи выбрали для испытаний полиакрилат – его часто можно встретить в обычных подгузниках. После этого материал «купается» в молекулах флуоресцина, оранжевого красителя, светящегося в желто-зеленом спектре. Это вещество – маркер, благодаря которому ученым будет проще отследить объект. Кроме того, флуоресцин выступает в роли «якоря», к которому можно прикрепить любые другие молекулы. «С помощью света такие якоря фиксируются там, где вам удобно, и в дальнейшим к ним можно присоединить все, что душе угодно», говорит Бойден.
После флуоресцина приходит очередь обработки кислотой, препятствующей образованию отрицательных зарядов в полиакрилатном геле. Без них частицы геля больше не отталкиваются друг от друга на молекулярном уровне – и вещество начинает сжиматься. Новый метод позволяет создать десятикратную усадку в каждом измерении, что равняется уменьшению объема в 1000 раз!
«Люди годами пытались изобрести оборудование для изготовления наноматериалов, но мы поняли, что проще всего будет использовать уже существующие системы. Встраивая материал в гель, можно уменьшить его до наноразмеров – при этом структура останется прежней и не будет искажена», уверяют ученые.