Wetenschappers van het Instituut voor Wetenschappelijk en Industrieel Onderzoek van de Universiteit van Osaka maakten nanoporiën in siliciumdioxide, die slechts 300 nm waren, in diameter omgeven door elektroden. Deze nanoporiën kunnen voorkomen dat deeltjes binnendringen door gewoon een spanning aan te leggen, die de ontwikkeling mogelijk maken van sensoren die zeer kleine concentraties van doelmoleculen kunnen detecteren, evenals de volgende generatie DNA-sequencingtechnologie.

Nanoporiën zijn kleine gaatjes die breed genoeg zijn om slechts een enkel molecuul of deeltje door te laten. De beweging van nanodeeltjes door deze gaten kan meestal worden gedetecteerd als een elektrisch signaal, waardoor ze een veelbelovend platform zijn voor nieuwe sensoren met enkelvoudige deeltjes. Echter, controle van de beweging van de deeltjes was tot nu toe een uitdaging.

Wetenschappers van de Universiteit van Osaka gebruikten geïntegreerde nano-elektromechanische systeemtechnologie om nanoporiën in vaste toestand te produceren, slechts 300 nm breed, met ronde platina gate-elektroden die de openingen omringen die kunnen voorkomen dat nanodeeltjes erdoorheen gaan. Dit wordt bereikt door de juiste spanning te selecteren die ionen in de oplossing trekt om een ​​tegengestelde stroom te creëren die de toegang van het nanodeeltje blokkeert.

"Bewegingen van enkele nanodeeltjes kunnen worden gecontroleerd via de spanning die wordt aangelegd op de omringende poortelektrode, toen we de elektro-osmotische stroom via de elektrische potentiaal aan het oppervlak afstemden, " zegt eerste auteur Makusu Tsutsui. Nadat het deeltje is gevangen bij de opening van de nanoporiën, er kan dan een subtiele krachtonbalans tussen de elektroforetische aantrekking en de hydrodynamische weerstand worden gecreëerd. In die tijd, de deeltjes kunnen extreem langzaam naar binnen worden getrokken, waardoor lange polymeren mogelijk zijn, zoals DNA, met de juiste snelheid door te rijgen voor sequencing.

"De huidige methode kan niet alleen een betere detectienauwkeurigheid van submicrometerobjecten mogelijk maken, zoals virussen, maar biedt ook een methode voor eiwitstructuuranalyse, " zegt senior auteur Tomoji Kawai. Hoewel nanoporiën al zijn gebruikt om de identiteit van verschillende doelmoleculen te bepalen op basis van de gegenereerde stroom, de technologie die in dit project wordt gedemonstreerd, kan het mogelijk maken om op deze manier een breder scala aan analyten te testen. Bijvoorbeeld, kleine moleculen, zoals eiwitten en micro-RNA-segmenten die met een zeer gecontroleerde snelheid moeten worden aangetrokken, kan ook worden gedetecteerd.

Het artikel, "Veldeffectcontrole van translocatiedynamiek in surround-gate nanoporiën, " werd gepubliceerd in Communicatiematerialen .