“Molte università ed aziende stanno eseguendo gli esperimenti in biosensori,„ Alam ha detto. “Il problema è che finora non ci è stato senso interpretare costantemente la ricchezza dei dati disponibili alla comunità di ricerca. Il nostro lavoro fornisce completamente una prospettiva diversa su come analizzare i loro dati e su come interpretarli.„

I risultati di ricerca sono dettagliati in una carta che è comparso nell'emissione del 21 dicembre delle lettere fisiche di revisione del giornale. La carta è stata scritta dall'allievo di laurea Pradeep Nair e Alam di calcolatore ed elettrica di ingegneria.

I biosensori integrano i circuiti elettronici con le molecole naturali, quali gli anticorpi o il DNA, che permettono ai dispositivi di bloccare le molecole dell'obiettivo. Negli sforzi per progettare i dispositivi più sensibili, gli assistenti tecnici hanno generato i sensori con le varie geometrie: alcuni bloccano le biomolecole su un piano, o la superficie planare, altri utilizzano un singolo nanotube cilindrico mentre un elemento di rilevamento ed altri usano parecchi nanotubes, organizzato in un modello incrociante come la sovrapposizione attaccano.

I ricercatori hanno saputo per parecchi anni che i più piccoli dispositivi sono più sensibili di quei più grandi. Specificamente, i dispositivi più sensibili sono quelli sviluppati sulla scala dei nanometri, o billionths di un tester, quali i nanotubes vuoti molto piccoli fatti di carbonio.

“Ma realmente non abbiamo conosciuto perché i più piccoli sensori sono più sensibili,„ Alam abbiamo detto.

Un ostacolo nell'apprendimento precisamente perché i sensori più piccoli funzionano è più meglio che l'analisi è troppo informaticamente difficile da effettuare con i metodi convenzionali. I ricercatori di Purdue hanno risolto questo problema generando un modello usando una tecnica matematica denominata trasformazione del Cantor, che ha facilitato i calcoli stati necessari per l'analisi.

“Che è la funzione più importante di questo lavoro,„ Nair ha detto. “Non potreste analizzare efficace la fisica dietro questi biosensori usando la forza bruta con le risorse di computazione voluminose. O non potrebbe essere fatta, o non potreste ottenere i risultati costanti.„

Il nuovo modello spiega per la prima volta perché un singolo nanotube effettua più meglio dei sensori che contengono parecchi nanotubes o dei sensori planari piani e confuta la spiegazione predominante per perché i più piccoli sensori funzionano quei più meglio più grandi.

“Tutto presume che nanometro-regolare i sensori siano migliore semplicemente perché sono più vicino al formato delle molecole dell'obiettivo,„ Alam abbia detto che “questa teoria classica suggerisce che perché più grande nano dei sensori le molecole stanno provando a rilevare, queste molecole dell'obiettivo è solo più dura da individuare una volta che sono bloccati dalla sonda. Sono come la prova di vedere una piccola macchietta su una grande superficie. Ma che la stessa molecola dell'obiettivo non è più una macchietta se atterra su una sonda più vicino al relativo proprio formato, in modo da è molto più facile da vedere.

“Che cosa abbiamo trovato, tuttavia, non era che i più piccoli sensori possono più meglio rilevare le molecole dell'obiettivo, ma che possono più meglio bloccare le molecole dell'obiettivo. Non è che cosa accade dopo che la molecola è bloccata che determina come gli impianti del sensore. È quanto velocemente il sensore realmente blocca la molecola per cominciare con quella importa più.„

La distinzione è importante per il disegno dei biosensori.

Le più piccole molecole di bloccaggio dei sensori di motivo è più efficace perché per mezzo di singolo sensore del nanotube elimina un fenomeno chiamato “rallentamento di diffusione.„ Di conseguenza, le molecole dell'obiettivo avanzano più velocemente verso i singoli nanotubes che altre strutture.

Il nuovo modello si è sviluppato dai ricercatori di Purdue determinato che “più piccolo il migliore,„ Alam ha detto.

“Questa accelerazione comincia venire in quando fate i sensori sulla scala di formato dei dieci dei nanometri. Quello è quando otterrete un vantaggio reale.„

I lavori futuri si concentreranno sull'applicazione del modello alla prestazione “di una spugna di frattalo,„ che è una figura che contiene molti pori. Una tal figura è importante per le applicazioni nella consegna e nella filtrazione della droga.

La ricerca è stata sostenuta dal National Science Foundation attraverso la rete NSF-costituita un fondo per per nanotecnologia di calcolo, basata al centro di nanotecnologia di Birck al parco di scoperta del Purdue. Più recentemente, il lavoro inoltre è stato costituito un fondo per dagli istituti della sanità nazionali.

I ricercatori hanno usato le risorse del calcolatore sul nanoHub, un ingresso Internet-basato di scienza che consente l'accesso a simulazione avanzata ed ai software tool. Il nanoHub fa parte della rete per nanotecnologia di calcolo.

Produttore: Emil Venere, (765) 494-4709, venere@purdue.edu

Fonti: Ashraf Alam, (765) 494-5988, alam@purdue.edu

Pradeep Nair, (845) 625-7368, pnair@purdue.edu

Servizio di notizie di Purdue: (765) 494-2096; purduenews@purdue.edu

Nota ai giornalisti: Una copia elettronica della pubblicazione è disponibile da Emil Venere, (765) 494-4709, venere@purdue.edu

La diffusione verso un adsorbente di frattalo è un problema bene ricercato con molte applicazioni. Mentre il cambiamento continuo steady-state verso tali adsorbenti è conosciuto per essere caratterizzato dalla dimensione di frattalo (DF) della superficie, il problema più generale della cinetica dipendente dal tempo di adsorbimento delle superfici di frattalo rimane capito male. In questa lettera, indichiamo che il cambiamento continuo dipendente dal tempo agli adsorbenti di frattalo (1<DF<2) il complesso dell'esposizione “ha frustrato dimensionale„ la risposta self-similar di tempo ed è caratterizzato da una legge di rappresentazione in scala semplice. Effettivamente la nostra analisi stabilisce la tempo-risposta dei sensori biochimici tecnologico-relativi nanocomposite o (del nanonet) come banco di prova dell'adsorbimento dipendente dal tempo sulla superficie di frattalo, fornente una misura sperimentale novella di DF e un itinerario evidente al disegno migliore del sensore.