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  • Transporte iónico activado mecánicamente a través de nanotubos de carbono de un solo dígito

    Crédito:Laboratorio de Física de la Ecole Normale Supérieure

    Nanofluídicos, el campo que estudia los flujos a nanoescala, ha avanzado considerablemente en los últimos años. El campo está floreciendo gracias al desarrollo de nuevos materiales, en particular nanotubos y materiales 2-D, lo que permite fabricar dispositivos nanofluídicos bien controlados susceptibles de investigar las propiedades nanofluídicas hasta las escalas más pequeñas.

    Sin embargo, a pesar de la gran cantidad de nuevos comportamientos reportados en los nanocanales artificiales, todavía están lejos de la impresionante complejidad de la maquinaria biológica. La naturaleza hace muchas cosas exquisitas con iones y fluidos a pequeña escala, y de una manera muy eficiente:se puede citar, por ejemplo, transporte activado, bombeo iónico, almacenamiento de informacion, etc. Inspirarme en algunas de estas funcionalidades para reproducirlas en dispositivos artificiales sería un gran salto para desarrollar la iontrónica.

    Muchos dispositivos biológicos exhiben respuestas activadas bajo varios estímulos, y uno de estos comportamientos son los canales de mecanotransducción implicados, por ejemplo, en las células ciliadas del oído o de detección del tacto. En el presente trabajo, mostramos que diminutos nanotubos de carbono (de un solo dígito), con un radio de 2 nm, exhiben una respuesta mecanosensible, que además es muy similar a la de su contraparte biológica, con la conductancia del CNT exhibiendo una dependencia fuerte y cuadrática de la presión aplicada.

    Incluso podemos racionalizar este comportamiento teóricamente con una predicción analítica de la conductancia dependiente de la presión. Esto demuestra, de paso, que la respuesta mecanosensible tiene su raíz en la fricción ultrabaja que presenta el nanotubo de carbono con el tamaño más pequeño. Esto demuestra la singularidad adicional de los materiales de nanotubos de carbono como transportadores de agua e iones. Aprovechamos aquí sus propiedades únicas para inducir no lineales, transporte estimulado.

    Este fenómeno abre nuevas posibilidades para el desarrollo de funciones iontrónicas avanzadas en el futuro. El comportamiento demostrado constituye un requisito previo para construir sistemas nanofluídicos integrados, y tal respuesta mecanosensible es un bloque de construcción para desarrollar el tacto y la detección en las nanoescalas inspiradas en sistemas biológicos.


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