Det tidskrävande, dyr process för att sekvensera DNA-molekyler – en teknik som används för att identifiera, diagnostisera och möjligen hitta botemedel mot sjukdomar – kan bli mycket snabbare och billigare som ett resultat av en ny nanotillverkningsmetod som drar fördel av luftgap i nanostorlek, eller nanosprickor, i elektriskt ledande material.

Doktorand vid Kungliga Tekniska Högskolan, Valentin Dubois, presenterade den nya tekniken i sin avhandling, som säger att fynden erbjuder ett möjligt alternativ till nuvarande optiska DNA-sekvenseringsprocesser, som förlitar sig på skrymmande, dyr utrustning. Arbetet gjordes i samarbete med hans handledare.

"Vår metod kan i princip, möjliggöra utvecklingen av DNA-sekvenserare som består av en enkel USB-ansluten dockningsstation, i en storlek som motsvarar en liten smartphone, kostar mindre än €100, " Dubois säger. "Och vem som helst kunde använda den utan någon speciell utbildning. Förhoppningsvis, det kommer att vara möjligt att fastställa en persons genetiska sammansättning på mindre än en timme, istället för dagar, som fallet är nuförtiden."

Nanogap -elektroder, i princip ett par elektroder med ett nanometerstort gap mellan dem, väcker uppmärksamhet som byggnadsställningar för att studera, känsla, eller utnyttja de minsta stabila strukturerna som finns i naturen:molekyler. I sin avhandling Crack-junctions:Bridging the gap between nano electronics and giga manufacturing, Valentin Dubois beskriver hur man applicerar de unika egenskaperna hos nanosprickor i elektriskt ledande material som ett nytt sätt att producera elektrodpar med nanometer breda luftgap.

Forskarna visade att deras teknik kunde producera en typ av elektrisk nanostruktur som kallas tunneling junction, som kräver minsta luftgap, i storleksordningen några enstaka nanometer. Dessutom, dimensionerna för en luftspalt som genereras av sprickbildning kan kontrolleras med hjälp av konventionell mikrotillverkningsteknik. "Det är det som verkligen skiljer vår teknik från annat arbete på området, som inte lätt kan kontrollera bredden på sprickorna som bildas, säger Dubois.

Tekniken kan inte bara producera de minsta luftspalterna, men gör det på ett skalbart sätt – så att miljontals av dem kan tillverkas parallellt, han säger.

"Jag upptäckte att tunnelkorsningarna som skapades på det här sättet kunde lösa viktiga tekniska utmaningar som står inför idag inom nanovetenskap. Sprickdefinierade tunnelkorsningar har potentialen att möjliggöra ännu outforskade experimentella konfigurationer för att utforska och använda fysik, och snart biologi, på nano- och molekylnivå, " han säger.

Efter att ha tagit sin doktorsexamen, Dubois kommer att arbeta heltid med DNA-teknologier som Wallenberg Postdoktor vid Broad Institute i Boston.

"Jag kommer att ha tillgång till förstklassiga samarbetspartners och forskningsmiljöer för att ge min teknik den bästa chansen att lyckas. För mig, det är också en fantastisk upplevelse att känna till de heta ämnena inom hälsovård och genomik, och vilka är de viktiga problemen att lösa. Jag hoppas kunna lära mig mycket där, och utvecklas som forskare, men också som företagare, " han säger.