Eerder trokken ze al een dna-streng door een nanogaatje in silicium. Nu is de groep van Prof.dr. Cees Dekker (Technische Natuurwetenschappen) erin geslaagd om dat ook bij grafeen te doen, een enkele laag koolstofatomen waarin ze een gat gemaakt hebben van minder dan een halve nanometer.
In een online publicatie van Nano Letters leggen ze uit hoe. Grafeen nanoporie
Eerst eens het waarom van deze exercitie. Hoofdauteurs dr. Gregory Schneider en Cees Dekker van het Kavli Institute of Nanoscience ontwikkelen de technologie met het oog op snellere en goedkopere manieren om de erfelijke codes van dna af te kunnen lezen. Tot nu toe gebeurt dat door het dna in stukken te knippen, de basenvolgorde van fragmenten te bepalen en dan de computer de inhoud van verschillende fragmenten aan elkaar te laten plakken.
Wat Schneider, Dekker en internationale collega’s voor ogen staat in een manier om een heel dna-molecuul door een gaatje te trekken en daarbij de basenvolgorde vast te kunnen stellen. De eerste stap in die richting hebben ze nu gedemonstreerd: één afzonderlijke dna-molecuul dat door een piepklein gaatje op nanoschaal gaat in het dunste membraan dat de natuur kent: een laagje grafeen van één atoom dik.
Het gaatje met een diameter van slechts een halve nanometer in een grafeenmembraan, een zogenaamde nanoporie, is een ideale detector voor dna-strengen. Schneider en collega’s hebben laten zien dat individuele dna-moleculen in water door zo’n nanoporie in grafeen heen getrokken kunnen worden en, belangijker nog, dat elk afzonderlijk dna-molecuul kan worden gedetecteerd zodra het door het gat gaat.
De detectietechniek is eenvoudig: als de nanoporie onder elektrische spanning wordt gezet, verplaatsen ionen in de oplossing zich door de opening en dat geeft een meetbare stroom. Die stroom wordt minder als er een dna-molecuul door de nanoporie gaat en daarbij de ionenstroom voor een deel blokkeert. Een dna-molecuul dat door de nanoporie gaat wordt dus gedetecteerd door een tijdelijk dipje in de stroomsterkte.
Maar het dna gaat base-voor-base door de nanoporie. Daardoor is het in principe mogelijk om de erfelijke code base-voor-base af te lezen.
Wereldwijd zijn er verschillende groepen bezig nanoporiën in grafeen te realiseren. Schneider en zijn collega’s zijn deze week de eersten die verslag doen van hun resultaten.
Artikel:
DNA Translocation through Graphene Nanopores
Gregory F. Schneider, Stefan W. Kowalczyk, Victor E. Calado, Gregory Pandraud, Henny W. Zandbergen, Lieven M. K. Vandersypen en Cees Dekker
Kartsens is projectleider bij Deltares en was daarnaast onderzoeker bij de sectie beleidsanalyse van de faculteit Techniek, Bestuur en Management. Ze promoveerde vrijdag 25 september op haar proefschrift ‘Bridging boundaries’.
Voor haar proefschrift analyseerde Karstens de besluitvorming rond de langetermijnvisie over het Schelde estuarium (periode 1998-2001) en de Droogtestudie Nederland, een studie van het ministerie van verkeer en waterstaat naar toekomstige watertekorten in Nederland.
Bij de besluitvorming rond de Schelde naar aanleiding van een voorgestelde nieuwe uitdieping in 1998 na één van drie jaar eerder, wilden de Belgen een horizon tot 2010 hanteren terwijl Nederlanders met het oog op de ecologie 2030 als richtjaar wilden nemen.
Ook qua gebied zaten de delegaties niet op dezelfde lijn. De Belgen wilden de blik graag beperken tot het Schelde estuarium, de Nederlanders betrokken liever Zeebrugge ook in de analyse – in hun ogen een mogelijk alternatieve Belgische zeehaven.
De beslissing van destijds om details niet uit te werken – bestuurskundigen noemen dat een ‘hoog aggregatieniveau’ – leidde ertoe dat belanghebbenden uit gemeenten, landbouw en toerisme niet in de discussie werden betrokken. Karstens vindt die keuze verdedigbaar (‘anders kom je er nooit uit’), maar het ontbreken van draagvlak in de beginfase heeft er wel aan bijgedragen dat er jaren later onrust kon ontstaan toen het op uitvoering aankwam.
‘Een schaal is nooit neutraal’, rijmt de promovenda. Projectleiders die bij dergelijk overleg betrokken zijn doen er goed aan om de schaalkeuzes expliciet te maken. De discussie over schaalkeuzes is bovendien een handig middel om verborgen agenda’s aan het licht te brengen, heeft Karstens gemerkt. ‘Ik ben nogal van de transparantie.’
S.A.M. Karstens: ‘Bridging boundaries: making scale choices in multi-actor policy analysis studies on water management’, promotor prof.dr.ir. W.A.H. Thissen (TBM), 25 september 2009
Grafeen nanoporieGrafeen nanoporie
Grafeen nanoporie
Eerst eens het waarom van deze exercitie. Hoofdauteurs dr. Gregory Schneider en Cees Dekker van het Kavli Institute of Nanoscience ontwikkelen de technologie met het oog op snellere en goedkopere manieren om de erfelijke codes van dna af te kunnen lezen. Tot nu toe gebeurt dat door het dna in stukken te knippen, de basenvolgorde van fragmenten te bepalen en dan de computer de inhoud van verschillende fragmenten aan elkaar te laten plakken.
Wat Schneider, Dekker en internationale collega’s voor ogen staat in een manier om een heel dna-molecuul door een gaatje te trekken en daarbij de basenvolgorde vast te kunnen stellen. De eerste stap in die richting hebben ze nu gedemonstreerd: één afzonderlijke dna-molecuul dat door een piepklein gaatje op nanoschaal gaat in het dunste membraan dat de natuur kent: een laagje grafeen van één atoom dik.
Het gaatje met een diameter van slechts een halve nanometer in een grafeenmembraan, een zogenaamde nanoporie, is een ideale detector voor dna-strengen. Schneider en collega’s hebben laten zien dat individuele dna-moleculen in water door zo’n nanoporie in grafeen heen getrokken kunnen worden en, belangijker nog, dat elk afzonderlijk dna-molecuul kan worden gedetecteerd zodra het door het gat gaat.
De detectietechniek is eenvoudig: als de nanoporie onder elektrische spanning wordt gezet, verplaatsen ionen in de oplossing zich door de opening en dat geeft een meetbare stroom. Die stroom wordt minder als er een dna-molecuul door de nanoporie gaat en daarbij de ionenstroom voor een deel blokkeert. Een dna-molecuul dat door de nanoporie gaat wordt dus gedetecteerd door een tijdelijk dipje in de stroomsterkte.
Maar het dna gaat base-voor-base door de nanoporie. Daardoor is het in principe mogelijk om de erfelijke code base-voor-base af te lezen.
Wereldwijd zijn er verschillende groepen bezig nanoporiën in grafeen te realiseren. Schneider en zijn collega’s zijn deze week de eersten die verslag doen van hun resultaten.
Artikel:
DNA Translocation through Graphene Nanopores
Gregory F. Schneider, Stefan W. Kowalczyk, Victor E. Calado, Gregory Pandraud, Henny W. Zandbergen, Lieven M. K. Vandersypen en Cees Dekker
Heb je een vraag of opmerking over dit artikel?
delta@tudelft.nl
Comments are closed.