Forscher der University of Manchester und der École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) haben eine neue Methode entwickelt, um die Dynamik einzelner Moleküle in Nanofluidik-Strukturen zu verfolgen. Bei Nanofluidik handelt es sich um die Untersuchung von Flüssigkeiten in extrem kleinen Räumen, und die Erforschung des Verhaltens von Molekülen in solchen Räumen war bisher schwierig. Das Team nutzte zweidimensionale Materialien, um einatomige bis wenige Atomlagen dünne Nanokanäle zu erzeugen. Durch den Einsatz von hochauflösender Mikroskopie konnten sie die Einschränkungseffekte in dieser Skala sichtbar machen. Darüber hinaus nutzten die Forscher an der EPFL Bor-Nitrid, ein zweidimensionales Material ähnlich wie Graphen, um die Wege einzelner Moleküle in Nanofluidik-Strukturen direkt zu beobachten und nachzuverfolgen. Dieser Durchbruch ermöglicht ein besseres Verständnis des Verhaltens von Ionen und Molekülen in begrenzten Umgebungen, die biologischen Systemen ähnlich sind. Die Forschung hat Anwendungen in der Bildgebung neuartiger Nanofluidik-Systeme und könnte dazu genutzt werden, nanoskalige Strömungen zu visualisieren, die durch Druck oder elektrische Felder verursacht werden.
Einführung
Übersicht über die von Forschern der University of Manchester und der EPFL durchgeführte Studie zur Verfolgung der Dynamik einzelner Moleküle in nanofluidischen Strukturen.
Nanofluidik und ihre Herausforderungen
Erklärung der Nanofluidik als die Untersuchung von Flüssigkeiten in extrem kleinen Räumen und der Schwierigkeiten, das Verhalten von Molekülen in solchen Bereichen zu verstehen.
Die Verwendung von zweidimensionalen Materialien in der Nanofluidik
Diskussion über die Nutzung von zweidimensionalen Materialien zur Erzeugung dünner Nanokanäle und die Vorteile des Einsatzes dieser Materialien in der Nanofluidik-Forschung.
Super-Auflösungsmikroskopie
Erklärung, wie die Forscher die Super-Auflösungsmikroskopie nutzten, um die Effekte der Einschränkung in den Nanokanälen auf atomarer Ebene sichtbar zu machen.
Beobachtung einzelner Moleküle mit Bornitrid
Untersuchung des Einsatzes von Bornitrid, einem graphenähnlichen zweidimensionalen Material, um den Pfaden einzelner Moleküle in den nanofluidischen Strukturen direkt zu beobachten und zu verfolgen.
Anwendungen der Forschung
Diskussion über die potenziellen Anwendungen des Durchbruchs, einschließlich der Bildgebung aufkommender nanofluidischer Systeme und der Visualisierung von nanoskaligen Strömungen, die durch Druck oder elektrische Felder verursacht werden.
Schlussfolgerung
Zusammenfassung der Forschung und ihrer Auswirkungen auf das weitere Verständnis des Verhaltens von Ionen und Molekülen in eingeschränkten Umgebungen, insbesondere in Bezug auf biologische Systeme.
