(Phys.org)—Nanotechnologie, de manipulatie van materie op atomaire en moleculaire schaal, belooft veel voor alles, van ongelooflijk snelle computers tot chemische sensoren die kankercellen kunnen opsnuiven. Maar hoe ga je te werk om een ​​apparaat te bouwen dat is gemaakt van onderdelen die een miljardste meter groot zijn?

Door de jaren heen, wetenschappers hebben tools ontwikkeld voor dit microscopische handwerk. Neem bijvoorbeeld een optisch pincet, die licht gebruiken om objecten van een miljoenste meter te vangen en te verplaatsen. Onderzoekers gebruiken een optisch pincet om biologische materialen zoals eiwitten te manipuleren. Echter, het gebruik van licht om zelfs kleinere objecten op nanometerschaal te manipuleren is een lastige zaak. Er zijn andere technieken voor het werk, maar het is veilig om te zeggen dat er genoeg ruimte is voor meer tools in de nano-toolbox.

Nutsvoorzieningen, wetenschappers van Berkeley Lab en de National University of Singapore hebben een manier ontwikkeld om nanodeeltjes te manipuleren met behulp van een elektronenstraal. Zoals onlangs gemeld, ze gebruikten een elektronenstraal van een transmissie-elektronenmicroscoop om gouden nanodeeltjes te vangen en hun beweging te sturen. Ze gebruikten de straal ook om verschillende nanodeeltjes samen te voegen tot een strakke cluster. En, omdat de bundel afkomstig is van een elektronenmicroscoop, ze waren in staat om de nanodeeltjes in beeld te brengen terwijl ze ze manipuleerden.

Op basis van hun resultaten, de wetenschappers geloven dat hun aanpak zou kunnen leiden tot een nieuwe manier om nanostructuren met één nanodeeltje tegelijk te bouwen.

Het onderzoek werd mede geleid door Haimei Zheng van de Materials Sciences Division van Berkeley Lab. Zij en collega's begonnen met het inklemmen van een gouddeeltje met een diameter van tien nanometer tussen twee transparante siliciumnitridemembranen. Deze met vloeistof gevulde sandwich, een omgevingscel genoemd, maakt het mogelijk om objecten in beeld te brengen met een transmissie-elektronenmicroscoop met een resolutie van minder dan nanometer. De milieucel is ontwikkeld in Berkeley Lab.

Vervolgens lieten ze een elektronenstraal door de cel gaan en vingen het nanodeeltje in de straal op. Het nanodeeltje stuiterde heen en weer in de straal, maar ontsnapte nooit aan zijn grenzen. Toen ze de straal in een willekeurige richting bewogen met een snelheid van ongeveer tien nanometer per seconde, het gevangen nanodeeltje werd over het membraanoppervlak gesleept.

Volgende, de wetenschappers vingen verschillende gouden nanodeeltjes in de straal en brachten ze samen tot een strakke bundel door de diameter van de straal snel te verkleinen van 200 nanometer tot 50 nanometer. Ze verplaatsten ook het cluster van nanodeeltjes over het membraanoppervlak door de elektronenstraal te verplaatsen.

Zheng en collega's proberen nu te begrijpen hoe de elektronenstraal de nanodeeltjes vangt. Ze willen ook manieren ontwikkelen om de positionering en beweging van nanodeeltjes te automatiseren, wat een belangrijke stap is in de richting van de snelle en efficiënte assemblage van nanostructuren.