Amerikanen manoeuvreren nanodraden in positie met elektrische velden

21 januari 2009

Onderzoekers van Penn State University hebben met succes nanodraden gepositioneerd op vooraf bepaalde posities op een chip. Een coating van DNA blijft daarbij intact, zodat het met de nieuwe techniek mogelijk is om biosensoren te maken. Ook ‘post-Moore’-elektronica zou ervan kunnen profiteren.

Theresa Mayer en Christine Keating dirigeerden rhodium nanodraden, acht micrometer lang met een diameter van 0,7 micrometer, naar van tevoren aangebrachte microgleuven in een chip. Dat ging ‘verrassend gemakkelijk’, aldus Keating. De nanodraden zoeken de plek op met het grootste elektrische veld, en dat zijn de pilvormige groeven waarlangs elektroden zijn aangebracht. De onderzoekers kunnen kiezen welke nanocilinders zij aan welke elektrode-groefcombinaties ‘voeren’ door selectief elektrodes aan te zetten wanneer zij een batch nanodraden op de chip aanbrengen door deze in een suspensie daarvan te dopen.

De Amerikanen gebruikten telkens dezelfde draden, maar met verschillende DNA-coating. Zij ordenden buisjes met dezelfde coating in rijen. Dat is gebruikelijk in medische tests om valse positieven te voorkomen. De DNA-coating werd complementair gekozen aan stukjes DNA die typerend zijn voor de ziektes hepatitis B en C en hiv. Uiteindelijk is het de bedoeling de binding van complementaire DNA-stukjes elektrisch te detecteren, maar de onderzoekers lieten de daarvoor noodzakelijke transistor nog achterwege en gebruikten een fluorescerend verfje om een ‘diagnose te stellen’. Wel lieten ze zien dat het mogelijk is de draadjes elektrisch aan te sluiten.

Penn State-onderzoekers legden verschillende met DNA gecoate nanodraden op hun plek met behulp van elektrische velden. De kleuren komen van een stof die oplicht zodra de coating een complementair stukje DNA, bijvoorbeeld indicatief voor een ziekte, heeft gevonden.

Op een chip kunnen zo veel rijen worden aangebracht als gewenst en er kan dus op vele ziektes tegelijk worden gescreend, al gebruikten de onderzoekers de genoemde drie ziektes om het principe aan te tonen. De methode is geschikt om op te schalen tot industriële proporties.

Behalve als biosensoren staan nanodraden van allerlei pluimage ook in de belangstelling als mogelijke opvolgers van silicium schakelingen gemaakt met lithografie. Het manipuleren en positioneren van microscopische 3D-objecten is echter veel lastiger dan de projectie van een beeld op een vlak. De Penn State-researchers spelen met de geprefabriceerde groefjes een beetje vals, maar toch is het denkbaar dat de techniek zijn weg vindt naar de chipmakerij. Vooral de combinatie van traditionele CMos-elementen met nanodraden is aantrekkelijk, denken zij.

Paul van Gerven

Terug naar overzicht