(PhysOrg.com) -- Ett team av ingenjörer från USA och Sydkorea har utvecklat vad som tros vara den minsta konstgjorda pump som någonsin byggts, drivs av en glaselektrod. Pumpen är ungefär lika stor som ett rött blodkropp.

Även om glas normalt inte leder elektricitet, teamet upptäckte för några år sedan att glas i nanoskala kan leda elektricitet utan att gå sönder. De har nu använt egenskapen för att lösa ett problem som är inneboende i nanoenheter, vilket är svårigheten att integrera ledningar i dem för att ge den erforderliga elektriska strömmen.

Ingenjörerna som var involverade i forskningen var Sanghyun Lee från Sydkoreas Pohang University of Science and Technology, och Alan Hunt och Ran An från University of Michigan i Ann Arbor i USA. De bearbetade nanokanaler inuti ett glassubstrat (ett täckglas i mikroskop) med hjälp av en ny laserteknik (kallad "femtosekundlaser nanobearbetning"). lämnar en tunn glasvägg vid spetsen av varje kanal som kan ändra egenskaper reversibelt från en isolator till en ledare i närvaro av höga elektriska fält. Detta fenomen kallas "dialektriskt sammanbrott, " och resulterar vanligtvis i överhettning och skador, men på nanoskalan är det inga skador på glaset.

När kanalen fylls med en elektriskt ledande lösning blir den effektivt en liten flytande tråd, med glasväggen i änden som fungerar som en elektrod. Hunt beskrev glasväggens tjocklek genom att säga att "om Alice åt en svamp i Underlandet och krympte till storleken av en mygg, tråden i hennes klänning skulle vara ungefär lika tjock som den ledande glasväggen i elektroden.”

Teamet demonstrerade glaselektroderna genom att använda dem för att driva en mikroskopisk pump bestående av en samling av tre 0,6 mikrometer breda glaselektroder. Varje elektrod består av två kanaler placerade ände mot ände med glasväggen mellan dem. Väggen skulle normalt hindra elektrolyten och den elektriska strömmen från att passera, men på nanoskala räckte det med en elektrisk potential på endast 10 volt för att omvandla isolerglaset till en ledande elektrod. Värmen som genererades av dielektriskt genombrott försvann så snabbt i denna skala att det inte blev några skador på glaset.

Pumpen fungerar genom elektroosmos, där elektricitet driver vätskorna från ena änden av pumpen till den andra. Hjärtat på pumpen mäter bara fyra mikrometer över, och pumpen kan styra en flödeshastighet på en femtoliter (10 ^-15 liter) per sekund. Det skulle kunna användas för tillämpningar som att leverera läkemedel till en enskild cell eller för att ta vätskeprover från enstaka celler. Glaselektroderna kan också integreras i andra nanoskalaenheter.

Resultaten av forskningen publiceras online i Naturens nanoteknik .

© 2010 PhysOrg.com