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Spurgeätzte einzelne Nanoporen

Schwerpunkt des EU-finanzierten Forschungsprojekts NANO-CHAPP waren vielfältige neue Anwendungen für einzelne Nanoporen, u.a. Einzelmolekülanalyse, Biotoxinprüfungen, Ionendioden und Transistorschaltungen.
Spurgeätzte einzelne Nanoporen
Mittels Kernspur lassen sich kontrolliert Materialien mit der gewünschten Porenform (z.B. zylindrisch, konisch und trichterförmig), -größe und -dichte herstellen, wobei die Poreneigenschaften der jeweiligen Anwendung angepasst werden.

Im Rahmen der Initiative 'Track-etched single nanopores: Advanced characterisation and new applications' (NANO-CHAPP) wurden Nachwuchsforscher im Einsatz von Elektronen- und Lichtmikroskopen zur Charakterisierung der Porengeometrie ausgebildet. Vermittelt wurden zudem die Herstellung und chemische Modifizierung von spurgeätzten Nanoporen und CRMF-Methoden (clean-room micro-fabrication). Schwerpunkt von NANO-CHAPP waren einzelne Nanoporen mit Porengrößen zwischen 2 und 50 nm. Rauschverhalten und andere Eigenschaften von spurgeätzten Nanoporen in Siliziumnitrid-Membranen wurden im Hinblick auf kommerzielles Potenzial und Anwendungen untersucht.

Ein weiterer interessanter Aspekt war die Nutzung einer Methode zum Virennachweis (Resistive-pulse sensing). Wichtige Erkenntnisse wurden dabei zur Unterstruktur der Nanoporen und dem Transportweg der Partikel durch die Poren erzielt, die inzwischen in mehreren Fachartikeln veröffentlicht wurden. Vor allem kann mit der Technik besser zwischen Teilchen mit dem gleichen Volumen und unterschiedlicher Form unterschieden werden als mit herkömmlichen Biotoxinnachweismethoden.

NANO-CHAPP demonstrierte erstmals die Translokation von DNA durch eine Graphennanopore, was das große Potenzial für eine kostengünstige, hochdurchsatzfähige ionenbasierte DNA-Analyse verdeutlicht. Weiterhin wurden Metallnanoröhrchen und hydrophobe Nanoporen charakterisiert und hergestellt.

Die Projektergebnisse wurden in mehreren Fachartikeln vielfach zitiert und veröffentlicht und dürften die Kommerzialisierung kostengünstiger und schneller DNA- und Virenanalysewerkzeugen sowie des Nanoporen-basierten Wirkstofftransports vereinfachen und damit die medizinische Versorgung deutlich verbessern. Neben wichtigen neuen Erkenntnissen zu spurgeätzten Nanoporen stärkte das Projekt auf diesem Gebiet auch die Zusammenarbeit zwischen EU und Vereinigten Staaten.

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