Thứ 6, 19/10/2018
Đường dây nóng: 0327 216 216

Khoa học thường thức

Chiếc nhíp graphene “thần kỳ” có thể gắp các phân tử DNA

Khoa học thường thức - 10/12/2017 14:37
Chiếc nhíp graphene “thần kỳ” có thể gắp các phân tử DNA
Nhíp graphene có thể bẫy các phân tử DNA với điện áp nhỏ khoảng 1 Volt, đồng nghĩa với việc chúng có thể hoạt động trên các thiết bị di động như điện thoại di động.

Graphene, một vật liệu được tạo ra từ một lớp nguyên tử cacbon, được tìm thấy cách đây hơn một thập kỷ và đã làm “say đắm” các nhà khoa học vì những tính chất kỳ diệu của nó. Graphene được ứng dụng rộng rãi từ vi điện tử đến pin mặt trời.

Mới đây, các nhà khoa học thuộc Khoa Khoa học và Kỹ thuật – trường Đại học Minnesota, Mỹ đã phát hiện thêm một ứng dụng hết sức tuyệt vời của graphene. Đó là tạo ra chiếc nhíp có khả năng “gắp” từng phân tử sinh học trong nước với hiệu quả đáng kinh ngạc. Chiếc nhíp “thần” này hứa hẹn sẽ mang đến cuộc cách mạng cho thiết bị chẩn đoán bệnh cầm tay.

Nhíp graphene được phát triển tại Đại học Minnesota có hiệu quả hơn rất nhiều trong việc “bẫy” các hạt phân tử nhỏ so với các kỹ thuật khác được sử dụng trong quá khứ vì trên thực tế, graphene là một nguyên tử dày chưa đến 1/1 tỷ mét.

Nghiên cứu đã được công bố trên Nature Communications, một tạp chí hàng đầu trong lĩnh vực vật liệu nano và các thiết bị.

Nhíp “nhạy bén” nhất thế giới

Nguyên lý gắp hoặc bẫy các vật thể kích thước nanomet (nguyên lý điện di) đã được biết đến lâu nay với việc sử dụng một cặp kim loại điện cực. Tuy nhiên, việc gắp và kiểm soát các phân tử bằng kim loại điện cực rất khó khăn vì nó thiếu độ sắc bén.

GS Sang-Hyun Oh, Khoa Kỹ thuật điện máy tính thuộc Đại học Minnesota – Trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: “Graphene là vật liệu mỏng nhất từng được phát hiện. Chính vì vậy, việc dùng graphene để gắp các phân tử sinh học trở nên hiệu quả hơn bất cứ vật liệu nào khác. Để tạo ra nhíp điện tử, về cơ bản chúng ta cần tạo ra một thanh thu lôi thu nhỏ và tập trung một lượng lớn các dòng điện trên đầu nhọn của nó. Các cạnh của graphene sẽ là những thanh thu lôi sắc nét nhất”.

Nhíp Graphene có thể “gắp” các hạt nhựa polystyrene và thậm chí là các phân tử ADN. Ảnh: Phys.org.

Nghiên cứu cũng cho thấy, nhíp graphene có thể được sử dụng cho một loạt các ứng dụng vật lý và sinh học bằng cách bẫy các tinh thể nano bán dẫn, các hạt nano kim loại, và thậm chí các phân tử DNA.

Thông thường, loại bẫy này sẽ đòi hỏi điện áp cao, hạn chế trong môi trường phòng thí nghiệm, nhưng nhíp graphene có thể bẫy các phân tử DNA với điện áp nhỏ khoảng 1 Volt, đồng nghĩa với việc chúng có thể hoạt động trên các thiết bị di động như điện thoại di động.

Sử dụng các thiết bị chế tạo nano hiện đại tại trung tâm Nano trường đại học Minnesota, nhóm nghiên cứu của GS Steven Koester đã chế tạo ra nhíp graphene bằng cách tạo ra cấu trúc tương tự như bánh sandwich: Vật liệu cách điện mỏng gọi là hafnium dioxide được kẹp giữa một kim loại điện cực và graphene. Hafnium dioxide là một vật liệu thường được sử dụng trong các vi mạch tiên tiến hiện nay.

“Một trong những điều tuyệt vời về graphene là nó tương thích với các công cụ chế biến tiêu chuẩn trong ngành công nghiệp bán dẫn, điều này sẽ làm cho việc thương mại hoá thiết bị này trở nên dễ dàng hơn rất nhiều trong tương lai”, GS Koester phát biểu.

“Là những người đầu tiên “bẫy” thành công các phân tử sinh học ở công suất thấp bằng nhíp graphene, chúng tôi vẫn cần thêm nhiều nghiên cứu nhằm xác định giới hạn lý thuyết để tối ưu hóa thiết bị”, Avijit Barik – Nghiên cứu sinh thuộc khoa Điện máy tính của Đại học Minnesota, phát biểu.

“Trong cuộc thử nghiệm đầu tiên này, chúng tôi đã sử dụng các công cụ thí nghiệm tinh vi như kính hiển vi huỳnh quang và dụng cụ điện tử. Mục tiêu cuối cùng của chúng tôi là thu nhỏ toàn bộ thiết bị vào một vi mạch duy nhất có thể vận hành bởi điện thoại di động”.

Loại nhíp có thể “cảm nhận” được

Một triển vọng thú vị khác của công nghệ này là nhíp graphene có thể “cảm nhận” được các phân tử sinh học đã được bẫy. Có nghĩa là, nhíp có thể được sử dụng như thiết bị cảm biến sinh học với độ nhạy tinh tế có thể được hiển thị bằng các kỹ thuật điện tử đơn giản.

Nhíp graphene có cấu trúc tương tự như bánh sandwich: Hafnium dioxide được kẹp giữa một kim loại điện cực và graphene.

“Graphene là một vật liệu vô cùng linh hoạt”, Koester cho biết. “Nó có khả năng bán dẫn và phát hiện hình ảnh tuyệt vời, có tiềm năng phát ra ánh sáng và ứng dụng cho các thiết bị cảm biến sinh học khác. Bằng cách thêm khả năng gắp và phán đoán các phân tử nhanh chóng của graphene, chúng ta có thể thiết kế một nền tảng điện tử lý tưởng cho một loại thiết bị cảm biến sinh học cầm tay mới”.

GS Oh cũng đồng ý rằng khả năng của graphene là vô tận.

“Bên cạnh graphene, chúng ta có thể sử dụng rất nhiều loại vật liệu hai chiều khác để chế tạo nhíp gắp nguyên tử sắc bén kết hợp với các tính chất quang học hoặc đặc tính điện tử”, ông Oh phát biểu.

“Thật là thú vị khi nghĩ đến những chiếc nhíp gắp nguyên tử sắc bén có thể dùng để bẫy, nhận biết và giải phóng các phân tử sinh học bằng điện tử. Nó đem đến một tiềm năng rất lớn cho việc chẩn đoán điểm chăm sóc, đây là mục tiêu cuối cùng của chúng tôi với thiết bị tuyệt vời này”.

Ngọc Hương

(theo Phys, Khám Phá)


Gửi bình luận
(0) Bình luận

Tiêu điểm

Nhà quá cũ bị suy khí

(khoahocdoisong.vn) - Trước hết, nhà quá cũ, đã xuống cấp trầm trọng mà không được cải tạo, xây mới thì sẽ ảnh hưởng không tốt đến gia chủ sống trong nhà.

Ưu nhược điểm của bóng đèn

(khoahocdoisong.vn) - Nên dùng bóng đèn led vừa tiết kiệm điện, vừa có nhiều màu sắc khác nhau để lựa chọn.

Lạm dụng thuốc chống nghẹt, mũi mất khả năng ngửi

(khoahocdoisong.vn) - Thuốc nhỏ mũi chống nghẹt thường có tác dụng tức thì, đặc biệt nhóm co mạch (Ephedrin, Phinol, Naphazolin, Oxymetazolin).

Người phụ nữ duy nhất được Forbes Việt Nam vinh danh với giải thưởng “thành tựu trọn đời”

(khoahocdoisong.vn) - Forbes Việt Nam lần đầu tiên công bố giải thưởng "Thành tựu trọn đời" vinh danh bà Mai Kiều Liên - Tổng Giám đốc công ty Vinamilk. 

Những người phụ nữ nông thôn

(khoahocdoisong.vn) - Những người phụ nữ nông thôn sao mà khổ. Không chỉ khổ về vật chất mà về tinh thần cũng khổ, khi không được người đàn ông chia sẻ, đỡ đần.

Vingroup và Smu hợp tác nâng cao năng lực quản trị

(khoahocdoisong.vn) - Ngày 18/10/2018 tại Hà Nội, Tập đoàn Vingroup và Đại học Quản lý Singapore (SMU) đã ký bản ghi nhớ hợp tác trong lĩnh vực quản trị kinh doanh theo tiêu chuẩn quốc tế.

Ngô Văn Sở làm quan không cầu danh lợi - kỳ 3: Chết oan thê thảm

(khoahocdoisong.vn) - Chết oan thê thảm, nhưng với nhân dân, Ngô Văn Sở luôn là một vị tướng tài ba, có nhiều đóng góp cho dân cho nước.

Mới nhất

Những người phụ nữ nông thôn

Đi và suy ngẫm - Minh Anh - 14:41 19/10/2018
(khoahocdoisong.vn) - Những người phụ nữ nông thôn sao mà khổ. Không chỉ khổ về vật chất mà về tinh thần cũng khổ, khi không được người đàn ông chia sẻ, đỡ đần.

7 mặt nạ dưỡng ẩm da mùa lạnh

Sức khỏe A-Z - Ngô Ngọc Gia Vi - 14:39 19/10/2018
(Khoahocdoisong.vn) - Ðể làn da mịn màng và tươi trẻ trong suốt mùa đông, bạn hãy áp dụng ngay những mặt nạ dưỡng ẩm hàng đầu từ thiên nhiên dưới đây nhé!

Mất trí nhớ… từ trong bụng mẹ

Sức khỏe A-Z - 14:34 19/10/2018
(khoahocdoisong.vn) - Nghiên cứu mới của Đại học Cambridge đưa đến hy vọng trị tận gốc một số bệnh nan y như chứng mất trí nhớ Alzheimer hay bệnh Parkinson.

Giảm cân bằng giấc ngủ thật dễ dàng

Sức khỏe A-Z - 14:31 19/10/2018
(Khoahocdoisong.vn) - Mong muốn giảm cân nhanh, nhiều người tìm đến các chế độ ăn kiêng mà không biết rằng, có rất nhiều cách đơn giản hơn, một trong số đó chính là ngủ.

Cách phát hiện sớm trầm cảm sau sinh

Sức khỏe A-Z - 14:27 19/10/2018
(Khoahocdoisong.vn) - Trầm cảm sau sinh là rối loạn trầm cảm xảy ra trong vòng 30 ngày ngay sau khi người phụ nữ sinh con.

Quả quất phòng bệnh mùa đông

Sức khỏe A-Z - Theo BS. Trần Hữu Vinh - 14:24 19/10/2018
(Khoahocdoisong.vn) - Bạn có thể hấp cánh thủy quất với mật ong, ngâm quất với đường,hay với muối để giải rượu, chữa cảm, chống ho và viêm họng.

Chữa bệnh bằng gạo lứt

Sức khỏe A-Z - BS.TRƯƠNG MINH HỮU HẠNH - 14:19 19/10/2018
(Khoahocdoisong.vn) - Thức ăn bằng gạo dễ tiêu hóa, rất tốt cho người ăn khó tiêu, những người bệnh mới khỏi. Gạo xay bổ và mát, giải nhiệt, giải khát, giảm đau thần kinh và làm dịu mọi phiền khát lo âu...

Mùa đông, chọn kem dưỡng da nào?

Sức khỏe A-Z - BS. Nguyễn Thị Hà - 14:17 19/10/2018
(Khoahodoisong.vn) - Mỗi khi mùa đông đến là da cháu thường bị khô, nứt nẻ khiến cháu mất tự tin và nhiều khi thấy khó chịu do ngứa.

Khỏe bởi ăn chay đúng cách

Sức khỏe A-Z - BS. Ngô Mỹ Hà - 14:14 19/10/2018
(Khoahocdoisong.vn) - Ăn chay là khuynh hướng đang thịnh hành. Một chế độ ăn chay đúng đắn sẽ giúp tránh được nhiều bệnh tật mà vẫn đảm bảo sức khoẻ.

Nhà quá cũ bị suy khí

Hỏi đáp - Hà Bình - 09:57 19/10/2018
(khoahocdoisong.vn) - Trước hết, nhà quá cũ, đã xuống cấp trầm trọng mà không được cải tạo, xây mới thì sẽ ảnh hưởng không tốt đến gia chủ sống trong nhà.

Ưu nhược điểm của bóng đèn

Hỏi đáp - PV - 09:48 19/10/2018
(khoahocdoisong.vn) - Nên dùng bóng đèn led vừa tiết kiệm điện, vừa có nhiều màu sắc khác nhau để lựa chọn.

Quan sát Mặt trăng để đoán thời tiết

Hỏi đáp - PV - 09:45 19/10/2018
(khoahocdoisong.vn) - Kinh nghiệm dự báo thời tiết “trăng quầng trời hạn, trăng tán trời mưa” đến nay vẫn thể hiện độ chính xác không nhỏ.

Việt Nam - Phần Lan đẩy mạnh hợp tác KH-CN và đổi mới sáng tạo

Tin khoa học - Tô Hội - 09:41 19/10/2018
(khoahocdoisong.vn) - Chiều 16-10, tại Hà Nội đã diễn ra lễ ký kết Bản ghi nhớ hợp tác giữa Bộ Khoa học - Công nghệ (KH-CN) Việt Nam và Bộ Kinh tế Phần Lan.

Chăm tập luyện, đẩy lùi bệnh huyết áp thấp

Gương sáng gia đình - Minh Hoa - 09:09 19/10/2018
(khoahocdoisong.vn) - Bà Hằng có bệnh huyết áp thấp. Từ ngày tập Thái cực trường sinh đạo bà đã khắc phục được bệnh huyết áp, có thể đạp xe rong ruổi cả ngày mà không mệt.

Nguy hiểm từ việc “tái sử dụng” đơn thuốc

Sức khỏe A-Z - DS. Lê Thị Quỳnh - 09:07 19/10/2018
(Khoahocdoisong.vn) - Đơn thuốc do bác sĩ kê chỉ có giá trị một lần, tuy nhiên không ít bệnh nhân lại “tái sử dụng” đơn thuốc đó cho chính bản thân mình cho những lần tái phát sau hoặc dùng cho người khác.
Xem thêm
Thông tin tòa soạn
Cơ quan thường trú TPHCM
Trung tâm truyền thông quảng cáo
2018 Bản quyền thuộc về khoahocdoisong.vn
POWERED BY ONECMS - A PRODUCT OF NEKO