Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanopartikel präzise steuern und digital nutzen

18.08.2015

Erstmals lassen sich Kolloide – winzige, in Lösungen vorliegende Partikel – hochpräzise anordnen und vor allem in ihren Bewegungen steuern. Dank einem neuen, von Wissenschaftlern der Universität Zürich erforschten Verfahren könnten diese kolloidalen Nanopartikel Eingang in die digitale Technologie finden. Denn sie brauchen wenig Energie, sie sind schnell und bieten enorme Speicherkapazitäten – ideale Eigenschaften für neuartige Datenträger oder hochauflösende Bildschirme.

Kolloide sind kleinste Partikel, die in einer Flüssigkeit fein verteilt sind. Bisher finden wir sie vor allem in Getränken, Kosmetika und Farben. Mit blossem Auge können wir sie bei einer Grössenordnung von zehn bis circa hundert Nanometern nicht erkennen. Aufgrund der «Brownschen Bewegung» bewegen sich diese Nanopartikel permanent. Sie unterliegen dabei durch ihre elektrische Ladung den Kräften von Abstossung und Anziehung.


In einem einzigen Nanostab sind EIN- und AUS-Zustände eines Datenspeichers (entspricht binären 1 und 0) möglich. Das externe elektrische Signal (rote Linie) schreibt einen neuen Zustand auf das Pi

UZH

Madhavi Krishnan, Professorin für physikalische Chemie an der Universität Zürich, ist es bereits in Arbeiten vor fünf Jahren gelungen, räumliche Kontrolle über Materie in kleinstem Massstab zu erlangen. In einer neuen Studie zeigt sie nun gemeinsam mit ihren Laborkollegen, dass es möglich ist, diese Nanopartikel nicht nur räumlich anzuordnen, sondern auch ohne Berührung in einer Flüssigkeit kontrolliert zu bewegen.


Steuerung mit elektrischen und optischen Signalen

Die Forscher haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Nanostruktur erzeugen und flexibel verändern lässt: Sie waren in der Lage, die Kleinstpartikel hochpräzise zu neuen Gebilden anzuordnen und deren Kräfte bewusst zu steuern.

«Die Manipulation wird durch die Wechselwirkungen mit elektrischen und optischen Feldern möglich», erklärt Madhavi Krishnan. Ausserdem braucht es für die neuartige Anwendung der intermolekularen Wechselwirkung erstmals keine ultrakalten Temperaturen. Die neue Technologie funktioniert bestens bei Raumtemperatur. Sie ist überdies extrem schnell und äusserst reibungsarm.


Kleiner, schneller und mit mehr Speicher

Die Methode zur Anordnung und Bewegung der Kolloide erlaubt es, gänzlich neue Materialien zu entwickeln. «Gerade für digitale Technologien weisen die Nanopartikel ideale Eigenschaften auf, da sich in jedem einzelnen Partikel Daten speichern und abrufen lassen», erklärt Madhavi Krishnan.

Mit der gezielten Steuerung einzelner Nanopartikel eröffnen sich neue Möglichkeiten, diese einzusetzen – beispielsweise als zukünftige Datenspeicher oder bei neuartigen Bildschirmen mit bisher schwer zu erreichender Auflösung. «Es lassen sich Nano-Bildschirme herstellen in der Art des Kindle-Lesegeräts mit einer tausendmal kleineren Pixelgrösse und viel schnellerer Reaktionszeit», so die Wissenschaftlerin.

Literatur

Christopher J. Myers, Michele Celebrano and Madhavi Krishnan. Information storage and retrieval in a single levitating colloidal particle. Nature Nanotechnology, August 17, 2015. doi: 10.1038/nnano.2015.173

Weitere Informationen:

http://www.mediadesk.uzh.ch/articles.html

Evelyne Brönnimann | Universität Zürich

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Scharfe Röntgenblitze aus dem Atomkern
17.08.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg

nachricht Optische Technologien für schnellere Computer / „Licht“ mit Wespentaille
16.08.2017 | Universität Duisburg-Essen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie