Potentieel van nanofluïdische apparaten voor het manipuleren van individuele nanometrische objecten (illustratie). Revolutionair: Nanofluïdische apparaten maken nauwkeurige manipulatie van afzonderlijk DNA, nanodeeltjes, biomoleculen en kleine moleculen mogelijk door middel van innovatieve technieken zoals verwerking, vangen, vangen en manipuleren. Deze doorbraken openen nieuwe grenzen in de wetenschap, techniek en industrie. Credit: Engineering (2024). DOI: 10.1016/j.eng.2024.08.021
Een van de grote ambities in de wetenschappelijke wereld is om kleine objecten – zoals moleculen, virussen en nanodeeltjes – te gebruiken als bouwstenen om essentiële macromoleculen en materialen te construeren, net zoals het construeren van ingewikkelde ontwerpen met LEGO-stenen. Om dit te bereiken zijn echter aanzienlijke uitdagingen nodig.
Moleculen in vloeibare omgevingen bewegen willekeurig en met buitengewone snelheden – ongeveer vele malen sneller dan Usain Bolt bij pieksnelheid – waardoor nauwkeurige manipulatie buitengewoon uitdagend wordt.
Om deze uitdagingen aan te pakken, zijn nanofluïdische apparaten uitgegroeid tot een baanbrekende innovatie. Deze geavanceerde tools zijn ontworpen met ultra-smalle kanalen, vergelijkbaar in grootte met individuele objecten op nanoschaal, en maken gebruik van nanofluïdische processen (zoals vangmechanismen) om willekeurige bewegingen te onderdrukken en nauwkeurige manipulatie mogelijk te maken.
Hierdoor kunnen onderzoekers individuele objecten op nanoschaal, variërend van virussen tot DNA en afzonderlijke kleine moleculen, met buitengewone precisie transporteren en controleren. Door een ongekend niveau van controle te bieden, overwinnen nanofluïdische apparaten de bestaande beperkingen bij het hanteren op nanoschaal, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor transformatieve vooruitgang in de wetenschap, techniek en industrie.
Een nieuw overzichtsartikel gepubliceerd in het journaal Engineering biedt een panoramisch beeld van de vooruitgang in het veld, toekomstige uitdagingen en transformatief potentieel. De studie belicht de kerntechnologieën die dit opkomende veld aansturen, waaronder nanofluïdische verwerking, functionele integratie en nauwkeurige fluïdische controle.
Door diverse disciplines te overbruggen via innovatieve nanofluïdische methodologieën hebben de auteurs een basis gelegd voor praktische toepassingen die veel verder gaan dan de huidige mogelijkheden.
De onderzoekers gaan ook kritische uitdagingen aan, zoals de precieze manipulatie van moleculen in oplossing en de naadloze integratie van nanofluïdische apparaten met complementaire technologieën, waaronder optische en magnetische krachten. Deze toekomstige innovaties zullen de weg vrijmaken voor moleculaire robotica.
De potentiële fusie van deze technologieën met datawetenschap en kunstmatige intelligentie zou een paradigmaverschuiving teweeg kunnen brengen, die een revolutie teweegbrengt in gebieden als de scheikunde, biologie, chemische technologie, materiaalkunde en -techniek, en informatieverwerking.
Bovendien zorgt nanofluïdische manipulatie ook voor snellere, energiezuinige systemen, wat de vooruitgang op het gebied van kunstmatige intelligentie en kwantumcomputers stimuleert. Deze toekomstige innovaties hebben het potentieel om nieuwe industrieën te creëren, toekomstige technologieën vorm te geven en het landschap van wetenschap en techniek te herdefiniëren.
Meer informatie:
Nattapong Chantipmanee et al, Nanofluïdische manipulatie van afzonderlijke nanometrische objecten: huidige vooruitgang, uitdagingen en toekomstige kansen, Engineering (2024). DOI: 10.1016/j.eng.2024.08.021
Aangeboden door Frontiers Journals
