De tijdrovende, duur proces voor het sequencen van DNA-moleculen – een technologie die wordt gebruikt om te identificeren, diagnosticeren en mogelijk genezing van ziekten vinden - zou een stuk sneller en goedkoper kunnen worden als gevolg van een nieuwe nanofabricagemethode die gebruikmaakt van luchtspleet met nano-afmetingen, of nanoscheuren, in elektrisch geleidende materialen.

Een doctoraatsstudent aan het KTH Royal Institute of Technology, Valentin Dubois, presenteerde de nieuwe techniek in zijn proefschrift, zeggen dat de bevindingen een mogelijk alternatief bieden voor de huidige optische DNA-sequentieprocessen, die afhankelijk zijn van omvangrijke, dure apparatuur. Het werk werd gedaan in samenwerking met zijn begeleiders.

"Onze methode kan in principe, de ontwikkeling van DNA-sequencers mogelijk maken, bestaande uit een eenvoudig via USB aangesloten dockingstation, in een formaat gelijk aan een kleine smartphone, kost minder dan € 100, ", zegt Dubois. "En iedereen zou het kunnen gebruiken zonder speciale training. Hopelijk, het zal mogelijk zijn om de genetische samenstelling van een persoon in minder dan een uur te bepalen, in plaats van dagen, zoals tegenwoordig het geval is."

Nanogap-elektroden, eigenlijk een paar elektroden met een opening van nanometer ertussen, trekken de aandacht als steigers om te studeren, gevoel, of gebruik de kleinste stabiele structuren die in de natuur worden gevonden:moleculen. In zijn proefschrift Crack-junctions:Bridging the gap between nano electronics and giga manufacturing, Valentin Dubois beschrijft hoe de unieke eigenschappen van nanoscheuren in elektrisch geleidende materialen kunnen worden toegepast als een nieuwe manier om elektrodenparen met nanometerbrede luchtspleten te produceren.

De onderzoekers toonden aan dat hun techniek een soort elektrische nanostructuur kon produceren, genaamd tunneling junction, die de kleinste luchtspleet vereist, in de orde van enkele nanometers. In aanvulling, de afmetingen van een door scheuren gegenereerde luchtspleet kunnen worden gecontroleerd met behulp van conventionele microfabricagetechnologie. "Dat is wat onze technologie echt onderscheidt van ander werk in het veld, die de breedte van de gevormde scheuren niet gemakkelijk kunnen controleren, ', zegt Dubois.

De technologie is niet alleen in staat om de kleinste luchtspleten te produceren, maar doet dit op een schaalbare manier - waardoor miljoenen van hen parallel kunnen worden vervaardigd, hij zegt.

"Ik ontdekte dat de tunnelknooppunten die op deze manier zijn gemaakt, belangrijke technologische uitdagingen kunnen oplossen waarmee de nanowetenschap tegenwoordig wordt geconfronteerd. Door scheur gedefinieerde tunnelknooppunten hebben het potentieel om nog niet-onderzochte experimentele configuraties in staat te stellen natuurkunde te verkennen en te gebruiken, en binnenkort biologie, op nano- en moleculair niveau, " hij zegt.

Na het behalen van zijn Ph.D., Dubois zal fulltime werken aan DNA-technologieën als Wallenberg Postdoctoral Fellow aan het Broad Institute in Boston.

"Ik zal toegang hebben tot eersteklas medewerkers en onderzoeksomgeving om mijn technologie de beste kans op succes te geven. Voor mij is het is ook een geweldige ervaring om de hot topics in de gezondheidszorg en genomics te kennen, en welke de belangrijkste problemen zijn om op te lossen. Ik hoop daar veel te leren, en ontwikkelen als onderzoeker, maar ook als ondernemer " hij zegt.