Glaspustere i nanoskala:Forskere bruger STM til at ændre størrelsen på glaskapillarrør

Har du nogensinde smidt en tom pakke chips på bålet – også selvom du ikke skulle have det? Resultatet er slående:plastikken svinder sammen og bøjer sig ind i sig selv, til det bliver til en lille sammenkrøllet og sort kugle. Dette fænomen forklares af materialernes tendens til at opfange deres oprindelige egenskaber i nærvær af den rigtige stimulus. Derfor, dette sker normalt ved opvarmning af materialer, der oprindeligt blev formet ved høje temperaturer og afkølet efterfølgende.

EPFL-forskere indså, at dette fænomen opstod for ultratynde kvartsrør (kapillærrør) under strålen fra et scanningselektronmikroskop. "Dette er ikke det originale mikroskops formål. Temperaturstigningen forklares ved en ophobning af elektroner i glasset. Elektroner ophobes, fordi glas er et ikke-ledende materiale." forklarer Lorentz Steinbock, forsker ved Laboratory of Nanoscale Biology og medforfatter til en artikel om dette emne udgivet i Nano bogstaver .

Mens glasset krymper, det kan ses live på mikroskopskærmen. "Det er som en glaspuster. Takket være mulighederne i det nye mikroskop på EPFL's Center of Micronanotechnology (MIC), operatøren kan justere mikroskopets spænding og elektriske feltstyrke, mens han observerer rørets reaktion. Dermed, den person, der betjener mikroskopet, kan meget præcist styre den form, han vil give glasset", siger Aleksandra Radenovic, tenure-track adjunkt med ansvar for laboratoriet.

I slutningen af ​​denne proces, kapillarrørets ender er perfekt kontrollerbare i diameter, spænder fra 200 nanometer til helt lukket. Forskerne testede deres slanke rør i et eksperiment med det formål at påvise DNA-segmenter i en prøve. Testprøven blev flyttet fra en beholder til en anden på en mikrofluidisk chip. Hver gang et molekyle krydsede "kanalen", der forbinder beholderne, variationen af ​​ionstrømmen blev målt. Som forventet, EPFL-teamet opnåede mere nøjagtige resultater med et rør reduceret til størrelsen 11 nm end med standard markedsmodeller. "Ved at bruge et kapillarrør, der kun koster nogle få cent, på fem minutter er vi i stand til at lave en enhed, der kan erstatte "nano-kanaler", der sælges for hundredvis af dollars!" forklarer Aleksandra Radenovic.

Disse nano-fyldstoffer har et potentiale ud over laboratoriebrug. "Vi kan forestille os industrielle applikationer i printere med ultrahøj præcision, samt muligheder inden for kirurgi, hvor mikropipetter af denne type kunne bruges i celleskala", siger forskeren.

Indtil videre, metoden til fremstilling af nano-kapillærrør er manuel, overgangen til industriel skala vil tage noget tid. Imidlertid, forskerne har været i stand til at demonstrere konceptet bag deres opdagelse og har registreret et patent. Derfor, vejen er allerede asfalteret.