Forskare vid Kanazawa University rapporterar i Analytisk kemi en effektiv metod för att fylla ett parti nanopipetter med en poröppning under 10 nanometer. Metoden är baserad på applicering av en temperaturgradient på nanopipettspetsarna så att kvarvarande luftbubblor drivs ut.

Nanopipetter, där en kanal i nanoskala är fylld med en lösning, används i alla typer av nanoteknikapplikationer, inklusive scanning-probe mikroskopi. Att föra in en lösning i en nanopipett med en pordiameter under 10 nanometer är utmanande, dock, eftersom kapillärkrafter förhindrar fullständig fyllning av en sub-10-nm-nanopipettpor med en vätska. Nu, Shinji Watanabe och kollegor från Kanazawa University har hittat ett enkelt men effektivt sätt att fylla nanopipetter. Forskarna visar att den "luftbubbla" som vanligtvis finns kvar nära pipettens porände kan tas bort genom att applicera en temperaturgradient längs pipetten.

Forskarna undersökte sin 'termiskt drivna metod' till ett parti med 94 pipetter, i längdriktningen bredvid varandra, alla med en pordiameter på cirka 10 nm. Pipetterna lades på en metallplatta som hölls vid en temperatur av 80 ° C, med spetsarna som sticker ut från tallriken, vilket resulterar i en temperaturgradient.

Tidsförflutna optiska mikroskopi bilder av fyllningsprocessen av nanopipetterna visade att efter 1200 sekunder, spetsarna är helt fyllda med lösning, och att luftbubblor drivs ut ur pipetterna.

För att dubbelkolla att pipetterna verkligen var bubbelfria, Watanabe och kollegor utförde så kallade I–V-mätningar. Varje pipett fylldes med en lösning av kaliumklorid (KCl), som leder. Båda pipettändarna bringades sedan i kontakt med elektroder. Om det går en elektrisk ström mellan ändarna – specifikt, om pipetten har en elektrisk konduktivitet under några GΩ - är fyllningen med lösningen klar. Forskarna observerade elektriska strömmar och därför fyllning för hela satsen av pipetter.

Forskarna utförde också transmissionselektronmikroskopi (TEM) mätningar av pipetter med pordiametrar under 10 nm. Även om den termiskt drivna metoden leder till goda elektriska kontakter, partikelliknande strukturer observerades inuti spetsarna på nanopipetterna, visar att (citerar forskarna) "TEM-observation utan att inducera pipettdeformation är viktigt för att exakt bestämma egenskaperna hos nanopipetter under 10 nm."

Watanabe och kollegor drog slutsatsen att deras metod "är mycket praktisk och lätt att införa vid nanopipettbrott" och att deras studie "kommer att ge ett betydande bidrag till olika områden inom nanovetenskap med hjälp av nanopipetter".

Nanopipetter

Nanopipetter är vanligtvis gjorda av kvarts eller glas, och har en poröppning i nanometerområdet. I dag, nanopipetter används för molekylär avkänning, leverans av kemikalier och scanning-probe mikroskopi. Det senare är en teknik för att avbilda ett materials yta genom att skanna en sond över den; för sonden, en lösningsfylld nanopipett kan användas.

Nanopipettens funktion är vanligtvis att möjliggöra transport, och deras upptäckt, av nanometerstora föremål (i lösning) genom pipettporen.

Att helt fylla en nanopipett med en lösning har varit svårt:på grund av kapillärkraften, en "luftbubbla" finns nästan alltid i pipettens spets. Att ta bort luftbubblan har visat sig vara problematiskt för nanopipetter med en poröppning på 10 nanometer eller mindre.

Nu, Shinji Watanabe och kollegor från Kanazawa University har hittat ett sätt att uppnå fullständig fyllning av en mängd många nanopipetter med en poröppning på cirka 10 nm. Metoden, baserat på appliceringen av en temperaturgradient på nanopipetterna, är enkelt och effektivt.