Ученые из лаборатории Беркли (Berkeley Lab) и Национального университета Сингапура (National University of Singapore) разработали способ управлять отдельными наночастицами, используя луч электронов.
Они использовали луч от просвечивающего электронного микроскопа для создания своеобразной ловушки и захвата в эту ловушку золотых наночастиц. Затем, перемещая луч, они смогли управлять движением наночастиц и сформировать из наночастиц достаточно сложные структуры. Помимо передвижения крошечных частичек золота электронный луч использовался и по своему прямому назначению - для проведения съемки. Таким образом ученые обладали возможностью наблюдать за всем происходящим в режиме реального времени.
Основываясь на полученных результатах, ученые полагают, что разработанный ими метод может успешно использоваться для построения сложнейших наноструктур из наночастиц, по одной наночастице за один подход. Конечно, этот метод достаточно длителен и не годиться для массового производства наноструктур, но при проведении исследований определенного рода этот метод может оказать неоценимую помощь.
Группу исследователей возглавлял Хэймеи Чжен (Haimei Zheng) из отдела материаловедения лаборатории Беркли. Под его руководством золотые наночастицы, диаметром всего десять нанометров, были помещены в промежутке, заполненном жидкостью, между двумя прозрачными мембранами из нитрида кремния. Этот "бутерброд" ученые лаборатории Беркли навали исследовательской ячейкой, а его структура позволяет проводить съемку микроскопических объектов с помощью просвечивающего электронного микроскопа с субнанометровой разрешающей способностью.
Ученые сфокусировали электронный луч в жидкости, заполняющей промежуток между прозрачными мембранами, что создало в жидкости ловушку, в которую позже была помещена золотая наночастица. Эта наночастица спонтанно и хаотично передвигалась и колебалась в пределах луча, но никогда не выходила за его границы. Затем ученые начали перемещать электронный луч со скоростью приблизительно десять нанометров в секунду, и пойманная в ловушку наночастица была вынуждена следовать за движением луча.
Проведя такие незамысловатые эксперименты, ученые сделали следующий шаг, они загнали в ловушку электронного луча сразу несколько золотых наночастиц, сбившихся в плотное образование, а затем резко уменьшили диаметр луча с 200 нанометров до 50 нанометров. Уменьшение диаметра луча позволило увеличить его интенсивность, что, в свою очередь, позволило передвигать сразу все образование из наночастиц.
В настоящее время Чжен и его коллеги пытаются понять какие процессы позволяют создать ловушку с помощью электронного луча и удерживать в ней наночастицы. В дальнейшем они собираются разработать методы автоматизации управлением перемещением и расположением наночастиц, которые станут ключевым моментом технологий быстрой и эффективной сборки сложнейших наноструктур из наночастиц различных типов.
