Ученые из США и Южной Кореи разработали самый маленький в мире насос, представляющий собой конструкцию из трех нанопроводов. Примечательно то, что контакты между проводами сделаны из стекла, которое при определенных условиях способно быть проводником.

Хотя стекло не обладает электропроводностью, ученые обнаружили несколько лет назад, что на наноуровне оно все-таки способно пропускать электроны. Этим свойством они воспользовались, чтобы разрешить известную проблему наноустройств: необходимость встраивать в них провода, по которым бы тек ток.

Работой руководили исследователи Сан Гин Ли (Sanghyun Lee) из Пхоханского университета науки и технологии (Pohang University of Science and Technology) и Алан Хант (Alan Hunt) и Рэн Ан (Ran An) из университета Мичигана. Они образовали в стеклянной подложке наноразмерные каналы с помощью лазера, оставляя на краях каждого канала перемычку, которая в присутствии магнитного поля может превращаться из изолятора в проводник. Это явление называется диэлектрическим пробоем и обычно приводит к перегреву и повреждению структуры, однако на наноуровне этого не происходит.

Если канал заполнить электропроводной жидкостью, он превращается в крошечный электрический провод, а стеклянные перемычки на концах служат контактами. Чтобы дать представление о толщине контактов Алан Хант выразился следующим образом:

Если бы Алиса поела гриба в стране чудес и уменьшилась до размеров комара, то толщина стеклянной перемычки была бы равна толщине одной нити в ее платье».

Ученые продемонстрировали стеклянные нанопровода в работе, создав с их помощью микроскопический насос, который состоит из трех электродов толщиной 0,6 микронов. Электроды смыкаются своими стеклянными стенками друг с другом. При подаче напряжения в 10 вольт стенки становятся электропроводными, при этом нагрев, возникающий в результате пробоя, быстро рассеивается и не вызывает повреждений.

При этом возникает электроосмос – движение жидкости через капилляры или пористые диафрагмы при наложении внешнего электрического поля. Сам насос представляет собой кольцо из трех электродов и его диаметр не превышает четырех микронов. Он может прокачивать жидкость со скоростью один фемтолитр (10^-15 литров) в секунду. Такой насос может применяться для транспортировки лекарств в клетку, для забора образцов жидкостей из клеток, а также в страиваться в различные наноустройства.

По материалам: