(PhysOrg.com) -- Een team van ingenieurs uit de VS en Zuid-Korea heeft ontwikkeld wat wordt beschouwd als de kleinste kunstmatige pomp ooit gebouwd, aangedreven door een glaselektrode. De pomp is ongeveer even groot als een rood bloedlichaampje.

Hoewel glas normaal gesproken geen elektriciteit geleidt, het team ontdekte een paar jaar geleden dat glas op nanoschaal elektriciteit kan geleiden zonder te breken. Ze hebben de eigenschap nu gebruikt om een ​​probleem op te lossen dat inherent is aan nanodevices, dat is de moeilijkheid om draden erin te integreren om de vereiste elektrische stroom te leveren.

De ingenieurs die bij het onderzoek betrokken waren, waren Sanghyun Lee van de Pohang University of Science and Technology in Zuid-Korea, en Alan Hunt en Ran An van de Universiteit van Michigan in Ann Arbor in de VS. Ze bewerkten nanokanalen in een glazen substraat (een dekglaasje van een microscoop) met behulp van een nieuwe lasertechniek (genaamd "femtosecond-laser nanomachining"), een dunne glazen wand achterlatend aan het uiteinde van elk kanaal die eigenschappen omkeerbaar kan veranderen van een isolator naar een geleider in de aanwezigheid van hoge elektrische velden. Dit fenomeen wordt "dialectische afbraak, ” en resulteert meestal in oververhitting en schade, maar op nanoschaal is er geen schade aan het glas.

Wanneer het kanaal is gevuld met een elektrisch geleidende oplossing, wordt het in feite een kleine vloeibare draad, waarbij de glazen wand aan het uiteinde als elektrode fungeert. Hunt beschreef de dikte van de glazen wand door te zeggen dat "als Alice een paddenstoel at in Wonderland en kromp tot de grootte van een mug, de draad in haar jurk zou ongeveer net zo dik zijn als de geleidende glazen wand in de elektrode.”

Het team demonstreerde de glaselektroden door ze te gebruiken om een ​​microscopische pomp aan te drijven die bestaat uit een samenstel van drie 0,6 micrometer brede glaselektroden. Elke elektrode bestaat uit twee kanalen die van begin tot eind zijn gepositioneerd met de glazen wand ertussen. De muur zou normaal gesproken voorkomen dat de elektrolyt en de elektrische stroom erdoorheen gaan, maar op nanoschaal was het toepassen van een elektrisch potentiaal van slechts 10 volt voldoende om het isolerende glas om te zetten in een geleidende elektrode. De warmte die door diëlektrische doorslag werd gegenereerd, werd op deze schaal zo snel afgevoerd dat er geen schade aan het glas was.

De pomp werkt door elektro-osmose, waarbij elektriciteit de vloeistoffen van het ene uiteinde van de pomp naar het andere duwt. Het hart van de pomp meet slechts vier micrometer breed, en de pomp is in staat om een ​​debiet van één femtoliter (10 ^-15 liter) per seconde. Het kan worden gebruikt voor toepassingen zoals het afleveren van medicijnen aan een individuele cel of voor het nemen van vloeistofmonsters van afzonderlijke cellen. De glaselektroden kunnen ook worden geïntegreerd in andere apparaten op nanoschaal.

De resultaten van het onderzoek worden online gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie .

© 2010 PhysOrg.com