(Phys.org) -- Chemieprofessor John Fourkas van de Universiteit van Maryland en zijn onderzoeksgroep hebben nieuwe materialen en nanofabricagetechnieken ontwikkeld voor het bouwen van geminiaturiseerde versies van componenten die nodig zijn voor medische diagnostiek, sensoren en andere toepassingen. Deze geminiaturiseerde componenten - waarvan vele onmogelijk te maken zijn met conventionele technieken - zouden een snelle analyse mogelijk maken tegen lagere kosten en met kleine monstervolumes.

Fourkas en zijn team hebben materialen gemaakt die de gelijktijdige 3D-manipulatie van microscopische objecten mogelijk maken met behulp van een optische pincet en een unieke punt-voor-punt methode voor lithografie (het proces waarbij licht wordt gebruikt bij het etsen van silicium of andere substraten om chips en andere elektronische componenten te maken) . Zoals ze rapporteren in een onderzoeksartikel gepubliceerd in het augustusnummer van Chemische Wetenschappen , de combinatie van deze technieken stelt hen in staat om complexe 3D-structuren samen te stellen uit meerdere microscopische componenten.

Dit werk bouwt voort op eerdere doorbraken van Fourkas en zijn team in het gebruik van zichtbaar licht voor het maken van kleine structuren voor toepassingen zoals optische communicatie, het controleren van het celgedrag en het vervaardigen van geïntegreerde schakelingen.

"Deze materialen hebben de deur geopend naar een reeks nieuwe technieken voor micro- en nanofabricage, " zegt Fourkas. "Bijvoorbeeld we hebben kunnen vlechten en weven met draden die een diameter hebben die meer dan 100 keer kleiner is dan die van een mensenhaar." Fourkas en zijn groep tonen ook 3D-structuren die zijn samengesteld uit glazen microbolletjes, een microscopisch kleine tetherball-paal, en een microscopisch naaldoog dat is ingeregen.

"Een van de opwindende aspecten van deze reeks technieken is dat het compatibel is met een breed scala aan materialen. we kunnen draden met totaal verschillende samenstellingen aan elkaar weven om functionele microstoffen te maken of microscopische apparaten steen voor steen bouwen met bouwstenen die verschillende chemische of fysische eigenschappen hebben."

Naast het mogelijk maken van technologieën voor het creëren van microscopische analytische en diagnostische apparaten, Fourkas voorziet dat deze technieken waardevol zijn bij de studie en controle van het gedrag van individuele cellen en groepen cellen.

Gelijktijdige optische manipulatie op microschaal, fabricage en immobilisatie in waterige media is geschreven door Farah Dawood, Sijia Qin, Linjie Li, Emily Y. Lin en John T. Fourkas.