Главная | E-mail | 19.04.2024 | ||
Главная страница | О журнале | Авторам | Редколлегия | Контакты | ||
Научно-технический интернет-журнал Свидетельство о регистрации Эл № ФС 77-31314 |
|
Новости отрасли
Дата : 4 марта 2010 года | просмотров: 223
Манипулировать элементами электронных схем, выкладывать в нужном порядке живые клетки или выращивать детали микромеханических устройств – соблазнительные задачи для нанопринтера. Однако до нынешнего момента камнями преткновения подобных разработок были разрешение и необходимость одинаково легко управляться со столь разными "чернилами".
Далее технология развивалась, и всё же добраться до печати отдельными клетками не удавалось. Не зря даже самый свежий биопринтер использует в качестве капелек чернил конгломераты из сотен и тысяч клеток (это, впрочем, всё равно даёт великолепные результаты). Наши новые герои придумали, как действительно рисовать едва ли не единичными клетками, и более того — скоплениями ДНК. Вернее, они разработали способ универсальной нанопечати, умеющей работать почти с любым исходным материалом – живым и нет, проводящим и изолирующим. Столь яркое достижение продемонстрировали на днях Джон Роджерс (John Rogers), известный нам по бионическому глазу и нанотрубочному транзистору, совместно со своими коллегами из университета Иллинойса, национальной лаборатории Аргонн (Argonne National Laboratory) и корейского университета Ханяна (Hanyang University). Их разработка называется электрогидродинамический струйный принтер (e-jet printer). В первом своём варианте он появился ещё в 2007 году (о чём экспериментаторы отчитывались в статье в Nature Materials). Потому сперва стоит разобраться с базовыми принципами его работы. Вместо того чтобы пытаться ещё сильнее уменьшить диаметр сопла для краски, физики решили сокращать поперечник непосредственно струи. А для этого выбрали необычный метод формирования потока материала. Они приложили напряжение между наконечником принтера и "бумагой".
Сильное электрическое поле вызвало в жидком составе перераспределение зарядов, "краска" сформировала на конце сопла мениск, который вытянулся конусом в сторону подложки. Конус этот в свою очередь обратился очень узкой струйкой вещества, которая и оставила на поверхности крошечный след. Так было достигнуто разрешение меньше микрометра, а главное – в роли чернил теперь могли выступать самые различные материалы, взвешенные в воде или иной жидкости. Правда, обнаружилась и проблема: каждая капля такой краски уносила к "бумаге" электрический заряд, в результате чего заряжалось конечное изделие, равно как формировался дисбаланс зарядов в "краске".
Теперь учёные нашли выход из положения. Они показали, что управляющий принтером компьютер может на лету мгновенно менять полярность напряжения между основой и чернилами. И этим достигаются сразу два эффекта. Во-первых, общий заряд компенсируется. А во-вторых, появляется возможность с высокой точностью наносить на "бумагу" рисунки с чередованием по-разному заряженных линий и точек. Если затем на такую поверхность нанести взвеси заряженных частиц, они сами соберутся в предопределённом порядке. А это почти готовая технология монтажа различных схем с нанометровыми элементами. Точно так же, как данный принцип позволит манипулировать клетками, уверен Роджерс.
В новых опытах в качестве краски учёные попеременно использовали полимеры, суспензии наночастиц серебра и нанопроводки, и даже растворы ДНК. Из них экспериментаторы составляли линии и точки, формирующие различные картины. Мелкие детали таких изображений варьировались в поперечнике от нескольких микрометров до 100 нанометров (детали же исследования изложены в статье в Nano Letters). Кроме того, авторы системы показали на опыте, что могут настраивать свойства транзисторов на кремниевой мембране, рисуя на ней картинки из положительных и отрицательных зарядов. И вдобавок они установили, что размер точек изображения можно менять, корректируя электрический потенциал и давление воздуха в системе. Учёные отмечают, что идея e-jet напоминает принцип электрографических копировальных аппаратов (ксероксов). Но последние не могут похвастать таким разрешением (техника e-jet фактически готова двинуться в нанометровый диапазон), к тому же ксерокопировальная технология накладывает ограничения на материал тонера и бумаги, в то время как e-jet лоялен и к первому, и ко второму — в их роли может выступать почти что угодно.
"Это открытие может быть полезным для непрямой (читай – бережной) манипуляции клетками", — радуется достижению Владимир Миронов из медицинского университета Южной Каролины, в данной работе участие не принимавший. Владимир знает, о чём говорит, – он не один год занимается похожими экспериментами, в частности нам он известен по проекту выращивания искусственного мяса, а также исследованиям в области всё тех же струйных биопринтеров. Положительную оценку опыты Роджерса со товарищи получили и от профессора Хейко Джейкобса (Heiko Jacobs) из университета Миннесоты, который сам работает в области фабрикации микро- и наноразмерных устройств: "С помощью этого метода можно в разных областях создавать слои зарядов с хорошим пространственным разрешением, а затем изучать, как эти заряды воздействуют на окружающую среду. Метод может быть применён к чему угодно – от культур клеток до интегральных схем". www.membrana.ru/articles/inventions/2010/02/03/190000.html?wire=readalso
|
|