Komplet fyldning af partier af nanopipetter

Forskere ved Kanazawa University rapporterer i Analytisk kemi en effektiv metode til at fylde et parti af nanopipetter med en poreåbning under 10 nanometer. Metoden er baseret på påføring af en temperaturgradient på nanopipettespidserne, således at resterende luftbobler drives ud.

Nanopipetter, hvor en kanal i nanoskala er fyldt med en opløsning, bruges i alle former for nanoteknologiske applikationer, inklusive scanning-probe mikroskopi. At bringe en opløsning ind i en nanopipette med en porediameter under 10 nanometer er udfordrende, imidlertid, da kapillære kræfter forhindrer fuldstændig fyldning af en sub-10-nm nanopipettepore med en væske. Nu, Shinji Watanabe og kolleger fra Kanazawa University har fundet en enkel, men effektiv måde at fylde nanopipetter på. Forskerne viser, at den 'luftboble', der typisk forbliver nær pipettens poreende, kan fjernes ved at påføre en temperaturgradient langs pipetten.

Forskerne undersøgte deres 'termisk-drevne metode' til en batch af 94 pipetter, justeret i længderetningen ved siden af ​​hinanden, alle med en porediameter på omkring 10 nm. Pipetterne blev sat på en metalplade holdt ved en temperatur på 80 °C, med deres spidser rage ud fra tallerkenen, resulterer i en temperaturgradient.

Tidsforskudte optiske mikroskopibilleder af fyldningsprocessen af ​​nanopipetter viste, at efter 1200 sekunder, spidserne er helt fyldt med opløsning, og at luftbobler bliver drevet ud af pipetterne.

For at dobbelttjekke, at pipetterne faktisk var boblefri, Watanabe og kolleger udførte såkaldte I–V-målinger. Hver pipette blev fyldt med en opløsning af kaliumchlorid (KCl), som udfører. Begge pipetteender blev derefter bragt i kontakt med elektroder. Hvis der løber en elektrisk strøm mellem enderne - specifikt, hvis pipetten har en elektrisk ledningsevne under nogle få GΩ — er fyldningen med opløsningen fuldført. Forskerne observerede elektriske strømme og derfor fyldning for hele partiet af pipetter.

Forskerne udførte også transmissionselektronmikroskopi (TEM) målinger af pipetter med porediametre under 10 nm. Selvom den termisk drevne metode fører til gode elektriske kontakter, partikellignende strukturer blev observeret inde i spidserne af nanopipetterne, demonstrerer, at (citerer forskerne) "TEM-observation uden at inducere pipettedeformation er vigtig for nøjagtigt at bestemme egenskaberne af sub-10-nm nanopipetter."

Watanabe og kolleger konkluderede, at deres metode "er meget praktisk og nem at introducere i nanopipettefrabricering", og at deres undersøgelse "vil give et væsentligt bidrag til forskellige områder af nanovidenskab ved hjælp af nanopipetter".

Nanopipetter

Nanopipetter er normalt lavet af kvarts eller glas, og har en poreåbning i nanometerområdet. I dag, nanopipetter bruges til molekylær sansning, levering af kemikalier og scanning-probe mikroskopi. Sidstnævnte er en teknik til billeddannelse af et materiales overflade ved at scanne en sonde hen over det; for sonden, en opløsningsfyldt nanopipette kan bruges.

Funktionen af ​​en nanopipette er normalt at muliggøre transport, og deres påvisning, af genstande på nanometerstørrelse (i opløsning) gennem pipetteporen.

Det har været svært at fylde en nanopipette fuldstændigt med en opløsning:på grund af kapillærkraften, en 'luftboble' er næsten altid til stede i pipettens spids. Fjernelse af luftboblen har vist sig at være problematisk for nanopipetter med en poreåbning på 10 nanometer eller mindre.

Nu, Shinji Watanabe og kolleger fra Kanazawa University har fundet en måde at opnå fuldstændig fyldning af en batch af mange nanopipetter med en poreåbning på omkring 10 nm. Metoden, baseret på anvendelsen af ​​en temperaturgradient på nanopipetterne, er enkel og effektiv.