控制單粒子運動的「納米閥門」問世，有助研發新型材料和藥物

據美國物理學家組織網近日報道，瑞士研究人員開發出一種「納米閥門」，能在納米尺度上控制微細管道里單個粒子的運動，有望用於研究納米粒子的性質，幫助開發新型材料和藥物。相關論文發表於最新一期英國《自然·納米技術》雜誌。

該技術由瑞士蘇黎世聯邦理工大學研究團隊開發。他們在新聞公報中說，這種閥門適用於金屬或半導體納米粒子、病毒微粒、脂質體、抗體分子等多種微粒，在材料、化學和生物醫學等領域都將找到用武之地。

在納米尺度上，物質的性質與宏觀狀態下大不相同，其運動無法用機械閥門控制。據研究人員介紹，為了打開和關閉超薄通道中的納米顆粒流，他們用到了電力。他們在硅晶元上蝕刻出直徑為300納米—500納米的通道，將需要安裝閥門的部位收窄，並在這個「瓶頸」外側安裝電極。施加特定的電場，能對通道中的微粒產生作用力，決定它能否通過「瓶頸」。

實驗顯示，純水中的納米粒子平時無法通過「瓶頸」，對於這些粒子來說，閥門處於關閉狀態；施加電場則可使粒子通過「瓶頸」，相當於閥門打開。然而，對於鹽溶液中的納米粒子，情況剛好相反，閥門平時是打開的，施加電場後關閉。在實際應用中，鹽溶液中的病毒、抗體等生物粒子可以被輕易操控。

研究人員利用帶閥門的三叉管道，使混在一起的兩種納米粒子流向不同的出口，實現分離。這意味著，設計出相應的管道系統和電場，能篩選、過濾特定性質的粒子。他們還成功地將單個粒子引導到兩個閥門之間的區域，將其禁錮在狹小空間內，這能減少粒子無規則運動的干擾，便於觀測粒子性質。

研究人員還與蘇黎世大學的科學家一起，成功使用該系統操控直徑僅10納米的半導體粒子和抗體微粒。

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