Déplacer une nanoparticule à volonté :cette image représente les trajectoires du mouvement du faisceau d'électrons et le mouvement global d'une nanoparticule d'or piégée.
(Phys.org)—Nanotechnologie, la manipulation de la matière à l'échelle atomique et moléculaire, est très prometteur pour tout, des ordinateurs incroyablement rapides aux capteurs chimiques capables de détecter les cellules cancéreuses. Mais comment faire pour construire un appareil composé de pièces d'un milliardième de mètre ?
Au cours des années, les scientifiques ont développé des outils pour cet ouvrage microscopique. Prenons par exemple les pincettes optiques, qui utilisent la lumière pour piéger et déplacer des objets mesurant un millionième de mètre. Les chercheurs utilisent des pincettes optiques pour manipuler des matériaux biologiques tels que des protéines. Cependant, utiliser la lumière pour manipuler des objets encore plus petits à l'échelle nanométrique est une affaire délicate. Il existe d'autres techniques pour le travail, mais il est sûr de dire qu'il y a beaucoup de place pour plus d'outils dans la boîte à outils nano.
Maintenant, des scientifiques du Berkeley Lab et de l'Université nationale de Singapour ont mis au point un moyen de manipuler des nanoparticules à l'aide d'un faisceau d'électrons. Comme indiqué récemment, ils ont utilisé un faisceau d'électrons provenant d'un microscope électronique à transmission pour piéger des nanoparticules d'or et diriger leur mouvement. Ils ont également utilisé le faisceau pour assembler plusieurs nanoparticules en un cluster serré. Et, parce que le faisceau provient d'un microscope électronique, ils ont pu imager les nanoparticules au fur et à mesure qu'ils les manipulaient.
Comment piéger une nanoparticule d'or dans une cellule environnementale :un faisceau d'électrons traverse une fenêtre de nitrure de silicium et attrape la nanoparticule.
Sur la base de leurs résultats, les scientifiques pensent que leur approche pourrait conduire à une nouvelle façon de construire des nanostructures, une nanoparticule à la fois.
La recherche a été codirigée par Haimei Zheng de la division des sciences des matériaux du Berkeley Lab. Elle et ses collègues ont commencé par prendre en sandwich une particule d'or de dix nanomètres de diamètre entre deux membranes transparentes en nitrure de silicium. Ce sandwich rempli de liquide, appelée cellule environnementale, permet d'imager des objets avec un microscope électronique à transmission à une résolution inférieure au nanomètre. La cellule environnementale a été développée au Berkeley Lab.
Ils ont ensuite fait passer un faisceau d'électrons à travers la cellule et ont piégé la nanoparticule dans le faisceau. La nanoparticule rebondissait dans le faisceau, mais n'a jamais échappé à ses limites. Lorsqu'ils ont déplacé le faisceau dans n'importe quelle direction à une vitesse d'environ dix nanomètres par seconde, la nanoparticule piégée a été traînée à travers la surface de la membrane.
Prochain, les scientifiques ont piégé plusieurs nanoparticules d'or à l'intérieur du faisceau et les ont rassemblées en un groupe serré en diminuant rapidement le diamètre du faisceau de 200 nanomètres à 50 nanomètres. Ils ont également déplacé le groupe de nanoparticules sur la surface de la membrane en déplaçant le faisceau d'électrons.
Zheng et ses collègues travaillent maintenant pour comprendre comment le faisceau d'électrons piège les nanoparticules. Ils souhaitent également développer des moyens d'automatiser le positionnement et le mouvement des nanoparticules, qui est une étape clé vers l'assemblage rapide et efficace de nanostructures.
