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研究人员设计出利用纳米盘创造编码的方法
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来源:中国科技信息网 发布日期: 2008-05-04 

       

     

     

        www.physorg.com网站2007年12月27日报道,美国东北大学的研究人员已开发出一种使用十亿分之一米大小的盘创造编码的方法。该项技术可以用于信息加密、充当生物标签,甚至用于标记和追踪货物和人员。

      这种纳米盘能够形成一种物理的模式,其在概念上与一种条形码以及光谱编码很相似。这就意味着它能够对电磁辐射或光展现出特殊的和独特的反应。而这种反应将取决于附着于盘上的分子类型,换句话说,它说明了纳米盘是怎样(通过这些分子)“起作用的”。

      纳米结构对于编码来说可能是非常理想的。它们较小的尺寸使它们能够很容易地隐藏于一系列的材料和物体之中,而且科学家所具有的“剪裁”其物理和化学特性的能力将使得为特定编码功能设计纳米结构成为可能。

      发表在最近出版的《纳米通讯》杂志上的一篇研究文章对该研究工作进行了阐述。由美国东北大学化学家查德·默金领导的研究小组在文章中描述了纳米盘如何能够形成物理二进制码的原理。该研究小组首先从由金和镍制成的纳米棒着手,他们使用一种自己研发的技术从纳米棒蚀刻出多个纳米盘。这些纳米盘都是成双制作的,每一根纳米棒可以蚀刻出五对纳米盘。

      沿着纳米棒定位的每一对纳米盘相当于一个“0”或一个“1”,这将取决于其位置是否被一个纳米盘对所覆盖。例如,如果只存在一个纳米盘对,而且它位于第三位置,那它的编码就可以被读作00100。如果有两个纳米盘对存在,而且它们分别位于第四位置和第五位置,那么它们的编码就是00011。

      默金称:“对于制造许多独特的纳米结构来说,这是一种快捷且低成本的技术。凭借高灵敏度的光谱技术,这些纳米结构很容易被鉴别和读取。如何将塑造和控制一种纳米结构尺寸和表面组成的能力转化为具有重大意义的技术优势?我们为此树立了一个很好的榜样。”

      该研究小组已经制造了一个长12微米(百万分之一米)的纳米盘排列,这将能够支持10个纳米盘对,可以产生287个物理纳米盘编码。

      研究人员利用一种被称之为生色团的染料分子来使这些纳米盘编码发挥作用,并进一步增强它们的实用性。这种做法会使纳米盘编码产生光谱活性,并同时允许它们中的每一个在被一种外部光源(特别是一种激光束)照射时释放出一种独特的光谱。

      由于它们能够展现出物理和光谱编码的特性,因此这些纳米盘特别适用于生物标签研究,即一种追踪和探测个体生物材料如脱氧核糖核酸(DNA)的技术研究。研究人员已通过在11011编码内将多块单链DNA附着于纳米盘的表面对此进行了论证。每一个这样的DNA链对于一半被标记的“目标”DNA链而言都是很好的补充。而另一半目标DNA链则是“通讯员”链的补充,它们可以利用染料制造光谱活性。整个结构会形成一种三链式的“三明治”,其中目标DNA链夹在中间。

      该研究小组还利用一种不同的“通讯员”链和一个10101编码制作出一种相似的三明治结构,然后将两种样本进行混合。他们能够成功地对两种报道分子所释放的独特光谱进行探测和区分。

        英文原文链接参见:http://www.physorg.com/news117977161.html