بسیاری از کاربردها در زیست‌شناسی و مهندسی نیاز به مواد بسیار باریک دارند. مثلاً زیست‌شناس‌هایی که به مطالعه حیات در سطح سلولی می‌پردازند، اغلب به نمونه‌هایی با ضخامت ۵ تا ۱۰۰ نانومتر نیاز دارند. وجود این نمونه‌های بسیار نازک، برای تصویربرداری از مجموعه‌های پروتئینی نانومقیاس با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) ضروری است. بسیاری از سلول‌های زنده ضخیم‌تر از آن هستند که به طور مستقیم توسط TEM تصویربرداری شوند و باید به لایه‌های نازکی بریده شوند تا در برابر الکترون شفاف باشند.
ارّه‌مویی نانومقیاس ساخته شده از نانولوله‌های کربنی
بسیاری از کاربردها در زیست‌شناسی و مهندسی نیاز به مواد بسیار باریک دارند. مثلاً زیست‌شناس‌هایی که به مطالعه حیات در سطح سلولی می‌پردازند، اغلب به نمونه‌هایی با ضخامت ۵ تا ۱۰۰ نانومتر نیاز دارند. وجود این نمونه‌های بسیار نازک، برای تصویربرداری از مجموعه‌های پروتئینی نانومقیاس با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) ضروری است. بسیاری از سلول‌های زنده ضخیم‌تر از آن هستند که به طور مستقیم توسط TEM تصویربرداری شوند و باید به لایه‌های نازکی بریده شوند تا در برابر الکترون شفاف باشند.
سال‌هاست که این مشکل از طریق استفاده از مواد شیمیایی حل شده است؛ آب درون سلول با یک رزین مایع جایگزین شده و سپس رزین سفت می‌شود؛ در نهایت با استفاده از یک چاقوی شیشه‌ای یا الماسی، این سلولِ سفت شده به قطعاتی با ضخامت ۲۰ تا ۵۰۰ نانومتر بریده می‌شود. اخیراً محققان روشی برای منجمد کردن سلول‌ها توسعه داده‌اند که در آن بلورهای یخ تشکیل نمی‌شود. این نمونه‌های «شیشه‌ای شده»، حالت زمان زنده بودن سلول را بهتر حفظ می‌کنند. این سلول‌های یخ زده توسط چاقوی الماسی بریده می‌شوند، اما فشار زیادی زمان برش به سلول‌ها وارد می‌شود. بخش بریده شده در لبه‌های چاقو تا حد زیادی خم شده و در اثر فشار وارده به شدت آسیب می‌بیند.
محققان CU-Boulder و موسسه علوم کاربردی و فناوری‌های عمده در آمریکا برای غلبه بر این مشکل یک نانولوله کربنی را میان دو سوزن تنگستنی تیز کشیده و به عنوان یک نانوچاقو که می‌تواند سلول‌های یخ زده را بدون آسیب زدن به آنها ببُرد، به کار بردند. این ایده شبیه استفاده از یک ابزار برش همچون اره مویی در مقیاس نانومتری است؛ قطر کم و استحکام مکانیکی بالای نانولوله امکان بریدن سلول‌های شیشه‌ای شده را بدون آسیب‌دیدن فراهم می‌کند.
این دانشمندان از نانولوله‌های کربنی چنددیواره منفرد استفاده کردند تا امکان تصویربرداری و دستکاری آسان الیاف را در یک میکروسکوپ الکترونی عبوری معمول فراهم آورند. استحکام مکانیکی و توانایی برش این نانوچاقو با استفاده از یک سامانه میکرودستکاری جاسازی شده درون یک SEM مورد بررسی قرار گرفت.
مطالعه دقیق این نانوچاقوی اولیه نشان داد که ضعیف‌ترین قسمت آن، نقطه اتصال نانولوله به سیم تنگستنی است. با این حال این نانوچاقو می‌تواند تا حدود ۱ میکرونیوتن نیرو (نیروی مورد نیاز برای بریدن قطعات کوچک اما مفید از یک سلول) را تحمل نماید. این نتایج می‌توانند به ظهور نسل جدیدی از ابزارهای برش ساخته‌شده از نانولوله‌های کربنی منجر شوند. این نانوچاقو می تواند در فرایندهای نانوساخت مورد استفاده در زیست‌شناسی و مهندسی، کاربردهای بسیار متنوعی داشته باشد.
