omrørt, ikke rystet:Magnetiske rørestave i nanoskala

Enhver, der nogensinde har arbejdet i et laboratorium, har set dem:magnetiske omrørere, der roterer magnetiske omrørerstave i væsker for at blande dem. Rørestavene kommer i mange forskellige former - nu inklusive nanometerstørrelse. I journalen Angewandte Chemie , forskere fra Singapore har nu introduceret kæder lavet af 40 nm jernoxidpartikler, der fungerer som verdens mindste magnetiske rørestave, effektivt omrøring af dråber af emulsion på størrelse med picoliter med en kommerciel magnetomrører.

Effektiv omrøring er afgørende i kemiske og biologiske eksperimenter. Dette opnås normalt med magnetomrørere og rørestave. Imidlertid, dette virker ikke i de bittesmå kanaler og dråber, der bruges i laboratorie-på-en-chip-applikationer og til mikroliterskalaforsøg i biovidenskaberne. Prisbillige rørestave, der er små nok, men som stadig er i stand til at absorbere ekstern magnetisk energi og effektivt omsætte den til at røre små mængder, står derfor højt på ønskelisten.

Problemet ligger i den lille størrelse af tidligere mikrometer-store rørestave:De er for store til at forblive suspenderede, fordi de trækkes til bunden af ​​karret af både tyngdekraften og magnetisk tiltrækning. På samme tid, de er for små til at omrøre opløsningen helt, når de er på bunden, som fungerer til makroskopiske rørestave. Størstedelen af ​​væsken forbliver ublandet.

Et hold ledet af Hongyu Chen ved Nanyang Technological University i Singapore har nu fundet en løsning på dette problem:bittesmå siliciumdioxid-coatede stænger lavet af opstillede jernoxidnanopartikler. De er endda nemme at lave. Magnetiske jernoxidpartikler med diametre på 40nm stabiliseres med oliesyre, modificeret med citronsyre for at gøre dem vandopløselige, og dispergeret i en vand/propanol-blanding. Efter tilsætning af en organisk siliciumforbindelse og ammoniak, reaktionsbeholderen lader man simpelthen stå i nærheden af ​​en magnet natten over. Omrørerstængerne kan derefter blot opsamles ved centrifugering.

Tykkelsen af ​​siliciumlaget kan styres, muliggør fremstilling af rørestave med diametre fra 75 nm til 1,4 µm. Deres længde kan nå op til 17 µm. Stængerne er således så små, at de forbliver suspenderet i opløsning. Tilføjelse af et stort antal rørestave sikrer, at al væsken omrøres. I magnetfeltet på en konventionel magnetisk røreplade, de enkelte rørestave bevæger sig uafhængigt. Det er således muligt at blande dråber på blot nogle få picoliter grundigt.

Rørestavene i nanoskala kan nemt fjernes ved at tilføje dråberne oven på en stærk magnet pakket ind i et lag plastikfilm. Det magnetiske felt trækker gradvist rørestavene til bunden af ​​dråberne, og dråberne kan så blot tages op med en pipette.