研究人员开发了能够捕获单个生物分子的石墨烯纳米镊子。

来自明尼苏达大学科学与工程学院的研究人员发现了另一种神奇的材料——石墨烯微小电子“镊子”，它能以惊人的效率捕获水中漂浮的生物分子。这种能力可能导致一种革命性的手持疾病诊断系统，可以在智能手机上运行。

石墨烯，由单层碳原子材料，发现十多年前，以其惊人的性能，发现在许多新的应用程序使用从微电子到太阳能电池的研究范围已经迷住。

石墨镊子在明尼苏达大学开发更加有效的捕集颗粒相比，过去由于石墨烯是一种单原子厚的其他技术，小于1第十亿米。

这项研究今天发表在《自然通讯》上，它是纳米材料和器件领域的领先杂志。

世界上最锋利的镊子

的镊子或者捕获纳米尺度物体的物理原理，称为介，已经知道了很长一段时间，通常是用一对金属电极的练习。然而，从抓取分子的观点来看，金属电极非常钝。他们只是缺乏“灵敏”来拾取和控制纳米尺度的物体。

“石墨烯是迄今为止发现的最薄的材料，正是这种特性使得我们能够高效地制造这些镊子。”。没有其他材料可以接近，”研究小组组长Sang Hyun哦说，在电气和计算机工程系明尼苏达大学的Sanford P. Bordeau教授。为了制造高效的电子镊子来攫取生物分子，基本上我们需要制造小型避雷针，并在尖端尖端集中大量的电能。石墨烯的边缘是最锋利的避雷针。”

该小组还发现，石墨烯的镊子可用于范围广泛的物理和生物学应用捕获半导体纳米晶体，纳米金刚石颗粒，甚至DNA分子。通常，这种类型的捕获需要高电压，将其限制在实验室环境中，但石墨烯镊子可以捕获约1伏的小DNA分子，这意味着这可以在便携式设备上使用，如移动电话。

在明尼苏达明尼苏达大学纳米中心采用最先进的加工设备，电气和计算机工程教授Steven Koester的团队使石墨镊子创建一个三明治结构的薄绝缘材料叫氧化铪夹在金属电极间的一面和石墨烯的另。二氧化铪是当今先进芯片中常用的材料。

“一个关于石墨烯的伟大的事情是它是在半导体行业标准的加工工具兼容，这将使它更容易商业化，这些设备在未来，”凯斯特说，谁领导的努力来制造石墨烯器件。

“Since we are the first to demonstrate such low-power trapping of biomolecules using graphene tweezers, more work still needs to be done to determine the theoretical limits for a fully optimized device,” said Avijit Barik, a University of Minnesota electrical and computer engineering graduate student and lead author of the study. 这次初步演示中，我们使用了先进的实验室工具，如荧光显微镜和电子仪器。我们的最终目标是使整个装置成一个单一的芯片，通过手机操作。”

能感觉到的镊子；

将石墨烯镊子与金属装置分离开来的另一个令人兴奋的前景是石墨烯也能“感受”被困的生物分子。也就是说，镊子可以作为灵敏的生物传感器，可以用简单的电子技术来显示。

“石墨烯是一种非常通用的材料，”凯斯特说。它制造了巨大的晶体管和光电探测器，具有发光和其他新型生物传感器的潜力。通过增加石墨烯快速捕获和检测分子的能力，我们可以为新型手持生物传感器设计一种理想的低功耗电子平台。

哦，同意这种可能性是无穷无尽的。

“除了石墨烯，我们可以利用大量的各种其他二维材料建造轮廓鲜明的镊子结合特殊的光学或电子的性质，说：”哦。“这是真的认为原子尖锐镊子可以用来捕获，感兴奋，释放生物分子电子。这可能有巨大的潜力，为点护理诊断，这是我们的最终目标，这个强大的设备。

此外，哦，凯斯特，和Barik，在球队的其他研究人员包括电气和计算机工程的助理教授Tony Low明尼苏达大学研究生部，张瑶，和博士后研究员Roberto Grassi，以及来自帝国理工学院的Joshua Edel教授和研究员Binoy Paulose Nadappuram。

明尼苏达大学的研究主要由美国国家科学基金会和明尼苏达生物技术与医学基因组学合作资助，这是明尼苏达大学、梅奥诊所和明尼苏达州之间的一个独特的合作项目。