Стеклянный электрод позволяет создать крошечный насос
 Американские исследователи при помощи стеклянного электрода смогли создать самый маленький в мире искусственный насос. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
В обычной ситуации стекло является диэлектриком. Известно, что оно становится проводящим в результате так называемого «диэлектрического пробоя». Ученые уже ни раз исследовали явление диэлектрического пробоя применительно к обычным электрическим цепям, например, в электронике это пробой тонкого изолирующего слоя оксида кремния. Пробой эффект сопровождается резким увеличением проводимости и, соответственно, рассеянием большой мощности (уходящей в нагрев и обычно повреждающей электронные устройства).
Однако, последние исследования группы ученых из University of Michigan показали, что в наномасштабах диэлектрический пробой обратим. Сами ученые отмечают, что открытие было сделано случайно: два проводящих канала в побочном эксперименте по ошибке не были состыкованы, но установка все равно проводила электрический ток. Т.к. этот факт находился в противоречии с данными по экспериментальной системе, ученые начали поиски. Результаты своей работы они опубликовали в журнале Nature Nanotechnology.
Ученые обнаружили, что повреждений при диэлектрическом пробое на наноуровне можно избежать, если управлять параметрами этого физического процесса извне. Масштабных разрушений не происходит, потому что мощность, а точнее, высокая температура, генерируемая на наноуровне, достаточно быстро рассеивается.
В результате обнаружения столь специфического свойства, группа из University of Michigan направила свои усилия на дальнейшее изучение и поиск применения для данного физического явления. И в первую очередь найденное явление использовалось при создании самого маленького искусственного насоса, имеющего габариты не более эритроцита в крови человека. Безусловно, в природе существуют и меньшие насосы, однако, искусственных примеров таких же размеров человечество еще не создавало.
В его основе лежит стеклянный электрод, ставший проводящим, благодаря небольшому каналу. Канал имеет диаметр всего порядка нескольких нанометров; он был создан при помощи фемтолазерной методики, применяющейся также в нанотехнологиях. В результате была создана система, представляющая собой тонкую трубку диаметром всего несколько сотен нанометров, одна стенка которой выполнена из стекла и способна функционировать как электрод.
Исследователи наполнили систему электропроводящим раствором, превратив ее в «жидкий провод». Электрод в данном случае используется для передачи электрического заряда набору стеклянных трубок, представляющих собой электро-осмотический насос, оперирующий с потоком в 1 фемтолитр в секунду. Поток управляется внешним напряжением всего в несколько вольт. Когда оно выключено, стеклянные трубки превращаются в обычные изоляторы.
На данный момент «насос» уже может использоваться в химии и биологии. В будущем ученые планируют расширить сферу применения подобных насосов, включив их в состав «лаборатории на чипе».
Также по теме:
- Молекулы ДНК в комплексе с нанотрубками дают жизнь новым датчикам
- Наноантенны для ультрабыстрых оптических коммуникаций
Источники: