Onderzoekers van Kanazawa University rapporteren in Analytische scheikunde een efficiënte methode voor het vullen van een batch nanopipetten met een porieopening kleiner dan 10 nanometer. De methode is gebaseerd op het aanbrengen van een temperatuurgradiënt op de nanopipettips zodat resterende luchtbellen worden verdreven.

Nanopipetten, waarin een kanaal op nanoschaal is gevuld met een oplossing, worden gebruikt in allerlei nanotechnologietoepassingen, inclusief scanning-sonde microscopie. Een oplossing brengen in een nanopipet met een poriediameter van minder dan 10 nanometer is een uitdaging, echter, omdat capillaire krachten de volledige vulling van een nanopipetporie van minder dan 10 nm met een vloeistof verhinderen. Nutsvoorzieningen, Shinji Watanabe en collega's van Kanazawa University hebben een eenvoudige maar efficiënte manier gevonden om nanopipetten te vullen. De onderzoekers laten zien dat de 'luchtbel' die meestal in de buurt van het porie-uiteinde van de pipet achterblijft, kan worden verwijderd door een temperatuurgradiënt langs de pipet aan te brengen.

De wetenschappers onderzochten hun 'thermisch aangedreven methode' tot een batch van 94 pipetten, in lengterichting naast elkaar uitgelijnd, allemaal met een poriediameter van ongeveer 10 nm. De pipetten werden op een metalen plaat geplaatst die op een temperatuur van 80 °C werd gehouden, met hun punten die uit de plaat steken, waardoor een temperatuurgradiënt ontstaat.

Time-lapse optische microscopiebeelden van het vulproces van de nanopipetten toonden aan dat na 1200 seconden, de tips zijn volledig gevuld met oplossing, en dat luchtbellen uit de pipetten worden gedreven.

Om te controleren of de pipetten inderdaad luchtbelvrij waren, Watanabe en collega's voerden zogenaamde IV-metingen uit. Elke pipet was gevuld met een oplossing van kaliumchloride (KCl), die voert. Beide pipetuiteinden werden vervolgens in contact gebracht met elektroden. Als er een elektrische stroom tussen de uiteinden loopt, met name, als de pipet een elektrische geleidbaarheid heeft van minder dan enkele GΩ— dan is het vullen met de oplossing voltooid. De onderzoekers observeerden elektrische stromen en daarmee vulling voor de hele batch pipetten.

De wetenschappers voerden ook transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) metingen uit van pipetten met poriediameters van minder dan 10 nm. Hoewel de thermisch aangedreven methode tot goede elektrische contacten leidt, deeltjesachtige structuren werden waargenomen in de uiteinden van de nanopipetten, wat aantoont dat (waarbij de onderzoekers worden geciteerd) "TEM-observatie zonder pipetvervorming te induceren belangrijk is voor het nauwkeurig bepalen van de kenmerken van sub-10-nm nanopipetten."

Watanabe en collega's concludeerden dat hun methode "zeer praktisch en gemakkelijk te introduceren is in nanopipettenfrabrication" en dat hun studie "een significante bijdrage zal leveren aan verschillende gebieden van nanowetenschap met behulp van nanopipetten".

Nanopipetten

Nanopipetten zijn meestal gemaakt van kwarts of glas, en hebben een porieopening in het nanometerbereik. Vandaag, nanopipetten worden gebruikt voor moleculaire detectie, levering van chemicaliën en scanning-sondemicroscopie. Dit laatste is een techniek om het oppervlak van een materiaal in beeld te brengen door er een sonde overheen te scannen; voor de sonde, een met oplossing gevulde nanopipet kan worden gebruikt.

De functie van een nanopipet is meestal om het transport, en hun ontdekking, van nanometergrote objecten (in oplossing) door de pipetporie.

Het volledig vullen van een nanopipet met een oplossing was moeilijk:vanwege de capillaire kracht, een 'luchtbel' is bijna altijd aanwezig in de punt van de pipet. Het verwijderen van de luchtbel is problematisch gebleken voor nanopipetten met een porieopening van 10 nanometer of minder.

Nutsvoorzieningen, Shinji Watanabe en collega's van Kanazawa University hebben een manier gevonden om een ​​batch van vele nanopipetten met een porieopening van ongeveer 10 nm volledig te vullen. De methode, gebaseerd op de toepassing van een temperatuurgradiënt op de nanopipetten, is eenvoudig en efficiënt.