Nanoscale Particle Imaging using Near-Field Subwavelength Measurements in a 3-D Cylindrical Array of Nanometer Sized Probes

在纳米尺寸探针的 3D 圆柱形阵列中使用近场亚波长测量进行纳米级粒子成像

基本信息

  • 批准号:
    0725643
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2007-10-01 至 2011-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Proposal 0725643The objective of this research is to construct 3-D cylindrical probe arrays with nanoscale spacing between the probes. This will provide a unique opportunity for nanoscale imaging without the challenges of using short wavelength radiation or the limitations of inferring 3-D structure from spectroscopic information. The approach is to use the interconnect available in current deep submicron CMOS integrated circuit technology to construct a near-field imaging 3-D cylindrical array of nanometer sized probes, into which nanoscale objects can be placed to be imaged using subwavelength electromagnetic radiation. The intellectual merit of this research stems from challenges in the fabrication of the probe array and cavity, and development of the wetting technology to deliver nanoparticles and biomolecules to the imaging site. In addition, the decoding of the measured signals from the 3-D sensor probes, to produce structural information about nanometer-sized objects is mathematically challenging.This research will have broad impact in proteomics and nanoparticle research. In the RCBS Protein Data Bank, there are a total of 25 diseases and 112 gene clusters without 3-D structural information available for the encoded proteins; many of the encoded proteins have never been found naturally and cannot yet be synthesized, due to inability to duplicate the protein folding conditions required. Developing the proposed probe device will allow the massively parallel screening necessary to find the protein folding conditions, potentially leading to many disease cures. Aspects of this research will be incorporated into K-12 educational initiatives, and participation of underrepresented groups will be actively sought.
提案0725643本研究的目的是构建探针之间具有纳米级间距的3-D圆柱形探针阵列。 这将为纳米级成像提供一个独特的机会,而无需使用短波长辐射的挑战或从光谱信息推断3-D结构的限制。 该方法是使用当前深亚微米CMOS集成电路技术中可用的互连来构建纳米尺寸探针的近场成像3-D圆柱形阵列,其中纳米级物体可以被放置以使用亚波长电磁辐射成像。这项研究的智力价值源于探针阵列和腔体制造的挑战,以及将纳米颗粒和生物分子输送到成像部位的润湿技术的发展。 此外,解码来自3D传感器探针的测量信号,以产生关于纳米尺寸物体的结构信息在数学上是具有挑战性的。这项研究将在蛋白质组学和纳米颗粒研究中产生广泛的影响。 在RCBS蛋白质数据库中,共有25种疾病和112个基因簇没有编码蛋白质的三维结构信息;许多编码蛋白质从未在自然界中发现,由于无法复制所需的蛋白质折叠条件,因此无法合成。 开发拟议的探针设备将允许大规模平行筛选,以找到蛋白质折叠条件,可能导致许多疾病的治疗。 这项研究的各个方面将被纳入K-12教育倡议,并将积极寻求代表性不足的群体的参与。

项目成果

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