不讓光專美於前─靜電力阱登場
- 上線日期：2010/11/11 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
瑞士科學家最近發展出一個利用靜電場來補捉微小物體的新方法。與現行的光鑷夾(optical tweezer)相較，這種新型的靜電力阱(electrostatic trap)製造與操作都相對簡易，而且讓科學家得以詳細觀察那些遠比光鑷夾技術所能應付還要微小的生物細胞。
將個別分子維持在固定位置的能力，讓科學家得以仔細觀察化學反應或是單一粒子演化的過程，比方說基本生物結構內的某種變化。由於此技術有助於製作出具有更高準確度的奈米結構，工程人員對此應用也甚感興趣。
目前，最熱門的補捉技術是利用雷射光束來固定粒子的光鑷夾，主要應用在生物物理學的研究上，讓研究人員順利解開DNA複雜的彈性與摺疊特性。然而，由於物理特性的限制，光鑷夾無法捕捉直徑小於100 nm的物體。最近瑞士聯邦理工學院蘇黎世分校(ETH Zurich)的研究團隊，發展出一種不受光波長限制的替代粒子補捉機制：利用靜電場使粒子懸浮，而粒子是否容易被靜電場捕捉，取決於其帶電量而非它的尺寸大小。
蘇黎世團隊的元件尺寸為2 × 4 mm，由中間以流體薄膜隔開的兩片平行玻璃板所組成，其中一片平坦，另一片表面則有小壓痕。當玻璃接觸水時，表面會帶負電，上下兩片玻璃會對帶負電的物體產生很強的排斥力，因此能讓物體自由的在在玻璃間隙內漫遊。當粒子滑行到壓痕處時，由於玻璃板給它的斥力降低，粒子便能停留在該處達數小時，讓研究人員有足夠的時間研究它的行為。
研究人員已經利用此元件成功捕捉了數種直徑僅數十奈米的不同粒子(如金奈米粒與聚合物微球)。此概念提供了一個利用外力將蛋白質與巨分子(macromolecules)分類的方法，將有助於生物分子科學的發展性，它也讓物理與材料研究人員有機會將金屬及介電物質組裝成可覆寫的陣列，以配合光子學方面的應用。
此元件的一個主要限制是無法任意改變被捕捉物體的位置，另一個缺點則是流體的含鹽濃度必須非常低，以避免補捉到錯誤的粒子，而一般生物流體的含鹽濃度多半很高，因此應用受限。詳見Nature 467, pp. 692-695 (2010)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/43962
譯者:謝德霖(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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