Neue Methode trennt Moleküle ultraschnell

6. Mai 2006, 18:00
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... und bringt sie mit hoher Präzision auf einer Oberfläche auf - Forschung im Nanobereich

Almaden/Zürich - Forscher des IT-Spezialisten IBM haben im kalifornischen Almaden Research Center eine neue Methode im Nanobereich demonstriert, die einerseits sehr kleine Molekülmengen mit hoher Geschwindigkeit voneinander trennen und diese andererseits mit bisher unerreichter Präzision auf Oberflächen platzieren könne. "Ist die neue Technik vollständig entwickelt, hat sie das Potenzial, unterschiedlichste Anwendungen wie medizinische Labortests oder die künftige Herstellung von nanoelektronischen Schaltkreisen zu verbessern", erklärte Nicole Herfurth, IBM-Sprecherin vom Zürich Research Laboratory, gegenüber pressetext. Die neue Methode wurde Anfang Mai auf der Homepage des Fachmagazins "Applied Physics Letters" veröffentlicht.

Die Methode basiert auf dem Rasterkraftmikroskop, wobei ein winziger mechanischer Arm mit Nadelspitze eingesetzt wird. Wird ein elektrisches Feld an der Spitze angelegt, bewegen sich die Moleküle entlang der Oberfläche mit charakteristischen Geschwindigkeiten. Durch Modifizieren der Oberfläche der Nadelspitze und Veränderung der Stärke und Dauer des elektrischen Feldes können unterschiedliche Molekülarten in wenigen Millisekunden voneinander separiert werden. Dies geschehe mehr als tausendmal so schnell wie bei heutigen Methoden, so die Forscher.

Einsatzmöglichkeiten

Die Wissenschaftler erwarten, dass ihre neue Methode in der Zukunft in mindestens zwei sehr unterschiedlichen Anwendungsrichtungen eingesetzt werden könnte. Zum einen, um Biomoleküle voneinander zu trennen, womit die neue Methode eine große Bandbreite molekularer Analysemethoden und genetischer Anwendungsbereiche beschleunigen würde. Einsetzbar sei sie zur Analyse von genetischen Fingerabdrücken bis hin zu Routine-Blutuntersuchungen. Zweitens habe die Methode das Potenzial, Moleküle auf einer Oberfläche mit hoher Präzision aufzubringen. Dies könnte nützlich sein bei der Erzeugung künftiger molekularer elektronischer Schaltkreise.

Um die Eigenschaften der Technik zu demonstrieren, setzten die Wissenschaftler eine einzelne Mikroskopspitze ein, um das klassische IBM 8-Streifen-Logo aus 59 bis 79 Nanometer breiten Linien bestehend aus 5-Basen langen DNA-Segmenten zu erzeugen. Das Logo war so klein, dass mehr als 300 dieser Logos auf den Querschnitt eines menschlichen Haares passen würden.

Vergleich

"Unsere neue Methode verhält sich wie ein Tintenstrahldrucker im Vergleich zu einem Füllfederhalter", erklärte IBM-Forscher H. Kumar Wickramasinghe. "Zum Beispiel schreiben wir nur, wenn ein elektrisches Feld anliegt und nicht bei permanentem Kontakt mit der Oberfläche. Wir können außerdem die Abgaberate durch die Veränderung der Stärke des elektrischen Felds steuern. Zudem ist unser neues Verfahren gegenüber den chemischen Eigenschaften der aufzubringenden Moleküle sowie der Auftragungsoberfläche weniger empfindlich." (pte/red)

  • Das IBM-Logo, erzeugt mit der neuen Methode
    foto: ibm

    Das IBM-Logo, erzeugt mit der neuen Methode

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