17 мая 2010, 13:11

Самый маленький насос в истории создали ученые

Жидкостный насос, по размерам уступающий красным клеткам крови человека, и способный контролировать потоки в одну тысячную триллионной доли литра в секунду, создали ученые.

Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале он-лайн Nature Nanotechnology.

Авторы разработки считают, что микроприбор может найти применение в клеточной биологии и медицине.

В своей работе ученые показали, что с помощью их разработки можно контролировать очень маленькие потоки жидкости, вплоть до одной квадриллионной доли литра в секунду, что может быть использовано для отбора проб жидкости из определенных участков живых клеток, или для адресной доставки лекарств и других веществ в них же.

«Этот электрод может быть легко внедрен в другие наноустройства и жидкостные системы, такие как передатчики и сенсоры», — пишут авторы исследования в своей статье.

Насос представляет собой массив капилляров толщиной всего 0,6 микрон, вытравленных в стекле с помощью лазера. Основным «ноу-хау» этой разработки является тончайший электрод, сделанный из стекла, изменение физических свойств которого при достижении манометровых масштабов и делает возможным работу этого электрокинетического жидкостного насоса.

Электрокинетические насосы отличаются от привычных нам насосов тем, что не имеют в своей конструкции ни одной движущейся части. Они представляют собой конструкцию из двух электродов, электрическое напряжение между которыми заставляет перемещаться различные заряженные частицы (ионы), содержащиеся в жидкости. Это перемещение ионов заставляет двигаться и молекулы воды, что и приводит к возникновению общего потока.

Для создания подобных насосов используются металлические электроды, встроенные в стеклянные конструкции, однако, по мере уменьшения размеров насоса, различные его части становится все сложнее организовать в единую систему.

По этой причине группа разработчиков во главе с профессором Аланом Хантом (Alan Hunt) из Мичиганского университета в США решила вовсе отказаться от составной конструкции при разработке своего нанонасоса. Вместо этого ученые использовали стекло, в объеме которого вытравили с помощью лазера несколько изогнутых капилляров. В месте изгиба к этим капиллярам подходит еще один канал, отделенный от них тончайшей стенкой из стекла и заполненный электролитом — жидкостью, проводящей электрический ток.

При приложении электрического поля в этом электролите возникает электрический ток, который вследствие электрического пробоя затем возникает и в тонкой стеклянной стенке в месте изгиба капилляров. Таким образом, стекло, будучи диэлектриком (материалом, не проводящим электричество в нормальном состоянии), становится проводником при достижении размеров нанометрового масштаба. При этом быстрое рассеяние энергии, выделяемой при прохождении тока через этот стеклянный электрод, не позволяет такому разрушительному явлению как электропробой нанести ущерб конструкции насоса.