SEM que muestra la rugosidad de la superficie del nanocanal mecanizado con láser fs. Credito de imagen: Nanotecnología de la naturaleza , doi:10.1038 / nnano.2010.81.
(PhysOrg.com) - Un equipo de ingenieros de EE. UU. Y Corea del Sur ha desarrollado lo que se cree que es la bomba artificial más pequeña jamás construida. alimentado por un electrodo de vidrio. La bomba tiene aproximadamente el mismo tamaño que un glóbulo rojo.
Si bien el vidrio normalmente no conduce electricidad, el equipo descubrió hace unos años que a nanoescala el vidrio puede conducir la electricidad sin romperse. Ahora han utilizado la propiedad para resolver un problema inherente a los nanodispositivos, que es la dificultad de integrar cables en ellos para proporcionar la corriente eléctrica requerida.
Los ingenieros que participaron en la investigación fueron Sanghyun Lee de la Universidad de Ciencia y Tecnología Pohang de Corea del Sur, y Alan Hunt y Ran An de la Universidad de Michigan en Ann Arbor en los EE. UU. Mecanizaron nanocanales dentro de un sustrato de vidrio (un cubreobjetos de microscopio) utilizando una nueva técnica láser (llamada "nanomáquina láser de femtosegundos"), dejando una fina pared de vidrio en la punta de cada canal que puede cambiar las propiedades de forma reversible de un aislante a un conductor en presencia de campos eléctricos elevados. Este fenómeno se llama "avería dialéctrica, ”Y por lo general resulta en sobrecalentamiento y daños, pero a nanoescala no hay daño en el vidrio.
Cuando el canal se llena con una solución conductora de electricidad, se convierte efectivamente en un diminuto cable líquido, con la pared de vidrio al final actuando como un electrodo. Hunt describió el grosor de la pared de vidrio diciendo que "si Alicia se comiera un hongo en el País de las Maravillas y se redujera al tamaño de un mosquito, el hilo de su vestido sería tan grueso como la pared de vidrio conductor del electrodo ".
El equipo demostró los electrodos de vidrio usándolos para alimentar una bomba microscópica que consta de un conjunto de tres electrodos de vidrio de 0,6 micrómetros de ancho. Cada electrodo consta de dos canales colocados de extremo a extremo con la pared de vidrio entre ellos. La pared normalmente evitaría que el electrolito y la corriente eléctrica pasen, pero a nanoescala, aplicar un potencial eléctrico de solo 10 voltios fue suficiente para transformar el vidrio aislante en un electrodo conductor. El calor generado por la ruptura dieléctrica se disipó tan rápidamente a esta escala que no hubo daños en el vidrio.
La bomba funciona por electroósmosis, en el que la electricidad empuja los fluidos de un extremo a otro de la bomba. El corazón de la bomba mide solo cuatro micrómetros de ancho, y la bomba es capaz de controlar un caudal de un femtolitro (10 -15 litros) por segundo. Podría usarse para aplicaciones tales como administrar medicamentos a una célula individual o para tomar muestras de fluidos de células individuales. Los electrodos de vidrio también podrían integrarse en otros dispositivos a nanoescala.
Los resultados de la investigación se publican en línea en Nanotecnología de la naturaleza .
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