Heb je wel eens een leeg pakje chips in het vuur gegooid - ook al had je dat niet moeten doen? Het resultaat is opvallend:het plastic verschrompelt en buigt in zichzelf, totdat het verandert in een kleine verfrommelde en zwartgeblakerde bal. Dit fenomeen wordt verklaard door de neiging van materialen om hun oorspronkelijke kenmerken op te pikken in aanwezigheid van de juiste stimulus. Vandaar, dit gebeurt meestal bij het verhitten van materialen die oorspronkelijk bij hoge temperaturen werden gevormd en daarna werden afgekoeld.

EPFL-onderzoekers realiseerden zich dat dit fenomeen zich voordeed bij ultradunne kwartsbuizen (capillaire buizen) onder de straal van een scanning elektronenmicroscoop. "Dit is niet het doel van de oorspronkelijke microscoop. De temperatuurstijging wordt verklaard door een opeenhoping van elektronen in het glas. Elektronen hopen zich op omdat glas een niet-geleidend materiaal is." legt Lorentz Steinbock uit, onderzoeker bij het Laboratory of Nanoscale Biology en co-auteur van een paper over dit onderwerp gepubliceerd in Nano-letters .

Als het glas krimpt, het is live te zien op het microscoopscherm. "Het is als een glasblazer. Dankzij de mogelijkheden van de nieuwe microscoop in EPFL's Center of Micronanotechnology (MIC), de operator kan de spanning en de elektrische veldsterkte van de microscoop aanpassen terwijl hij de reactie van de buis observeert. Dus, de persoon die de microscoop bedient, kan heel precies bepalen welke vorm hij aan het glas wil geven", zegt Aleksandra Radenovic, tenure-track universitair docent verantwoordelijk voor het laboratorium.

Aan het einde van dit proces, de uiteinden van de capillaire buis zijn perfect regelbaar in diameter, variërend van 200 nanometer tot volledig gesloten. De wetenschappers testten hun afgeslankte buizen in een experiment om DNA-segmenten in een monster te detecteren. Het testmonster werd op een microfluïdische chip van de ene container naar de andere verplaatst. Telkens wanneer een molecuul het "kanaal" kruist dat de containers verbindt, de variatie van de ionenstroom werd gemeten. Zoals verwacht, het EPFL-team behaalde nauwkeurigere resultaten met een buis die was verkleind tot de grootte van 11 nm dan met standaard marktmodellen. "Door een capillaire buis te gebruiken die slechts een paar cent kost, in vijf minuten zijn we in staat om een ​​apparaat te maken dat "nanokanalen" kan vervangen die voor honderden dollars zijn verkocht!", legt Aleksandra Radenovic uit.

Deze nanovulstoffen hebben een potentieel dat verder gaat dan laboratoriumgebruik. "We kunnen ons industriële toepassingen in ultrahoge precisieprinters voorstellen, evenals kansen in de chirurgie, waar micropipetten van dit type zouden kunnen worden gebruikt op celschaal", zegt de onderzoeker.

Voorlopig, de methode voor het vervaardigen van nanocapillaire buisjes is handmatig, de overgang naar industriële schaal zal enige tijd in beslag nemen. Echter, de onderzoekers hebben het concept achter hun ontdekking kunnen demonstreren en hebben een patent geregistreerd. Daarom, de weg is al geasfalteerd.