Donglei Fan - Donglei Fan

Donglei "Emma" Fan
NárodnostSpojené státy
Alma materUniverzita Johna Hopkinse, Nanjing University
OceněníCena National Science Foundation CAREER
Vědecká kariéra
PoleNanomotory, nanorobotika, biosenzování, uvolňování biomolekul, montáž, nanovýroba, a nanoporézní materiály
InstituceTexaská univerzita v Austinu
Doktorský poradceChia-Ling Chien a Robert C. Cammarata
Externí video
ikona videa Inženýři z Texasu staví nejmenší a nejrychlejší nanomotor na světě, Cockrell School of Engineering

Donglei "Emma" Fan je docentem strojního inženýrství Cockrell School of Engineering na Texaská univerzita v Austinu a hlavní řešitel ve své laboratoři pro inovace nanomateriálů. V roce 2014 její tým vybudoval nanomotor to bylo podstatně menší, rychlejší a delší provoz, než jakýkoli dříve navržený.[1][2] Techniky, které vyvinuli, se označují jako „průlomová technologie“.[3] Úspěch byl v roce 2014 označen za vrchol roku 2014 Věda rok co rok (2017).[4]

raný život a vzdělávání

Zúčastnil se fanoušek Nanjing University (NJU) jako součást čestného programu pro nadanou mládež, Katedra intenzivní výuky, jako student s časným přijetím, upustila od přijímací zkoušky na Národní vysokou školu a udělila stipendium pro nováčky. V roce 1999 získala bakalářský titul z chemie na NJU.[5]

Poté se zúčastnila Univerzita Johna Hopkinse (JHU), z níž získala dva magisterské tituly, v oborech materiálová věda a inženýrství (2003) a elektrotechnika (2005). V roce 2007 získala titul doktora filozofie v oboru materiálových věd a inženýrství na JHU. V letech 2007 až 2009 byla postdoktorandkou na JHU.[5]

Kariéra

V roce 2010 nastoupil Fan na Texaskou univerzitu v Austinu jako odborný asistent na katedře strojního inženýrství.[6]Je hlavní řešitelkou v Nanomaterial Innovation Lab.[7]V roce 2012 obdržel Fan prestižní cenu National Science Foundation (NSF) CAREER Award. V roce 2013 byl Fan jedním ze šedesáti inženýrů z Evropy a Spojených států, kteří byli pozváni k účasti na EU-US Frontier of Engineering Symposium ve Francii, za podpory National Academy of Engineering (NAE). V roce 2014 byla společnost Fan vybrána k účasti na arabsko-americkém sympoziu Frontiers of Science, Engineering and Medicine Symposium, které pořádá Národní akademie věd (NAS).[5]V roce 2016 byl Fan povýšen na docenta s držbou. V roce 2017 získal Fan stipendium na fakultu inženýrství Robert & Jane Mitchell.[7]

Donglei Fan je v redakční radě Vědecké zprávy.[8]

Výzkum

Studie Dongleiho fanouška nanoelektromechanické systémy (NEMS), zejména návrh, montáž a řízení rotačních NEMS nebo nanomotory Ona a její spolupracovníci identifikovali základní interakce na úrovni nanoměřítků a vyvinuli nové mechanismy pro manipulaci se součástmi nanoměřítka za účelem vytváření a řízení nanomotorů.[9][10] Vyvinuté techniky byly popsány jako „průlomová technologie“.[3]

Zatímco na univerzitě Johns Hopkins University, pomáhala vyvinout techniku ​​pro pohyb a polohování nanosruktur pomocí střídání a konstantní elektrická pole. Použito pomocí litograficky vzorované elektrody, orientace nanodráty je řízena střídavými poli, zatímco směr translace je řízen konstantními poli. Tato technika byla označována jako „elektrická pinzeta“.[11][12]Na Texaské univerzitě v Austinu použil Fan tento přístup k přesunu komponent a konstrukci a manipulaci s nanomotory.[2]

Přístup Fan umožnil jejímu týmu navrhnout a postavit nanomotory, které jsou podstatně menší, rychlejší a déle trvající než předchozí nanomotory.[1][2] v Příroda komunikace (2014) popisují sestavu polí nanomotorů zdola nahoru. Každý nanomotor se skládá pouze ze tří částí: čtyřpólu mikroelektroda pro stator, a nanomagnet pro ložisko a nanodrát pro rotor.[1][5][13]

Výsledný nanomotor je menší než 1 mikrometr ve všech rozměrech, což z něj činí 1/500 velikosti zrna stolní sůl. Je příznačné, že je dostatečně malý, aby se vešel do lidské buňky.[1]Je schopen točit mnohem vyššími rychlostmi než předchozí nanomotory. Může běžet rychlostí až 18 000 ot / min, což je srovnatelné s rychlostí a tryskový motor. Doba rotace takového nanomotoru je až 15 hodin.[1] S titan nanobearing, lze běžet až 80 hodin s celkovým počtem 1,1 milionu cyklů rotace.[2] Předchozí nanomotory mohly běžet rychlostí 500 ot / min nebo méně po dobu několika sekund nebo minut.[1]

Rychlost a směr pohybu nanomotoru kapalinou lze ovládat pomocí elektrické pinzety.[2]Experimentátoři byli schopni zapnout a vypnout nanomotory a způsobit jejich rotaci ve směru nebo proti směru hodinových ručiček. Dokázali uspořádat nanomotory do vzoru a synchronizovat jejich pohyby.[14] Ramanova spektroskopie lze použít ke kvantitativnímu sledování umístění nanomotorů a jejich rychlosti otáčení v reálném čase.[2]

Nanomotor ventilátoru je první, který je schopen uvolňovat lék z jeho povrchu kontrolovatelnou rychlostí.[1][2] Povrch rotoru může být potažen biochemickým činidlem, které bude uvolňováno v souladu s kapalinou mezní vrstva teorie, jak se rotor točí.[2] Jak se rotor pohybuje rychleji, uvolňuje se více biochemických látek,[1] Potenciální aplikace jako kontrolovatelný mechanismus podávání léku zahrnují pohyb tělem k dodávání inzulínu cukrovka a útočící na jednotlivce rakovina buňky.[1]

Společnost Fan požádala o řadu patentů týkajících se této technologie, z nichž několik bylo uděleno.[15]

Fan se také podílí na studiu krokových motorů v mikroskopickém měřítku,[5] chemické snímání,[14] řízení přenosu energie v kvantové tečky použitím Försterův přenos rezonanční energie,[5] a trojrozměrné nanoporézní materiály.[16]

Ceny a vyznamenání

Reference

  1. ^ A b C d E F G h i Algar, Jim (21. května 2014). „Nejmenší a nejrychlejší nanomotor na světě vytvořený vědci UT-Austin vás odfoukne“. Tech Times. Citováno 1. ledna 2018.
  2. ^ A b C d E F G h Glückstad, Jesper; Palima, Darwin (30. května 2017). Lehká robotika - strukturou zprostředkovaná nanobiofotonika (1. vyd.). Elsevier. 150–155. ISBN  9780702070969. Citováno 2. ledna 2018.
  3. ^ A b „Útok nanobota zabijáka (rakoviny)“. Ženy v nanovědách. 28. května 2014.
  4. ^ Věda z roku na rok: Vizuální historie, od kamenných nástrojů po vesmírné cestování. DK Děti. 7. března 2017. str. 243. ISBN  9781465465337. Citováno 2. ledna 2018.
  5. ^ A b C d E F „Dr. Donglei Fan: High Performance Nanomotors“. Texas Materials Institute. 3. září 2015.
  6. ^ „Vítejte, nová fakulta, dr. Fan, Li a Sentis“. Zprávy UT. 24. února 2010. Citováno 5. ledna 2018.
  7. ^ A b C „Lidé v laboratoři Dr. Fan's“. Laboratoř pro inovace nanomateriálů. Citováno 3. ledna 2018.
  8. ^ "Redakční rada". Vědecké zprávy. Citováno 3. ledna 2018.
  9. ^ A b Lindstrom, Ashley (16. srpna 2012). „Odborní asistenti Donglei Fan a Carlos Hidrovo získávají ocenění NSF CAREER za nové projekty“. Zprávy UTI. Citováno 4. ledna 2018.
  10. ^ A b „KARIÉRA: Nový mechanismus pro sestavování velkých polí rotačních nanoelektromechanických zařízení využívajících stavební bloky v nanoměřítku“. Národní vědecká nadace. Citováno 3. ledna 2018.
  11. ^ Hilmer, Andrew J .; Strano, Michael S. (13. června 2010). "Nanodráty mají v hledáčku buňky". Přírodní nanotechnologie. 5 (7): 481–482. doi:10.1038 / nnano.2010.133. PMID  20543833.
  12. ^ Ventilátor, Donglei; Yin, Zhizhong; Cheong, Raymond; Zhu, Frank Q .; Cammarata, Robert C .; Chien, C. L .; Levchenko, Andre (13. června 2010). „Dodávka cytokinu v subcelulárním rozlišení prostřednictvím přesně manipulovaných nanodrátů“. Přírodní nanotechnologie. 5 (7): 545–551. Bibcode:2010NatNa ... 5..545F. doi:10.1038 / nnano.2010.104. PMC  3118461. PMID  20543835.
  13. ^ Kim, Kwanoh; Xu, Xiaobin; Guo, Jianhe; Fan, D. L. (7. dubna 2014). „Ultrarychlá rotující nanoelektromechanická systémová zařízení sestavená ze stavebních bloků v nanoměřítku“. Příroda komunikace. 5: 3632. arXiv:1402.4185. Bibcode:2014NatCo ... 5,3632 tis. doi:10.1038 / ncomms4632. PMID  24709694. S2CID  205324675.
  14. ^ A b „Inženýři staví nejmenší a nejrychlejší nanomotor na světě“. Zprávy UT. 20. května 2014. Citováno 5. ledna 2018.
  15. ^ „Patenty od vynálezce Donglei Fan“. Justia Patents. Citováno 3. ledna 2018.
  16. ^ Li, Weigu; Tekell, Marshall C .; Liu, Chang; Hethcock, Jacob A .; Fan, Donglei (2018-05-22). „Flexibilní celokovové superkondenzátory s vysokou plošnou kapacitou umožněné pórovitými grafitovými pěnami s odlišnými mikrotrubičkami“. Pokročilé funkční materiály. 28 (29): 1800601. doi:10.1002 / adfm.201800601. ISSN  1616-301X.
  17. ^ A b „Donglei Fan Associate Professor“. Department of Mechanical Engineering, Cockrell School of Engineering The University of Texas at Austin. Citováno 3. ledna 2018.

externí odkazy