Kredit:Physics Laboratory of Ecole Normale Supérieure
Nanofluidik, det område som studerar nanoskala flöden, har gjort betydande framsteg de senaste åren. Fältet blommar tack vare utvecklingen av nya material, särskilt nanorör och 2-D-material, vilket gör det möjligt att tillverka välkontrollerade nanofluidiska enheter som är lämpliga för undersökning av nanofluidiska egenskaper ner till de minsta skalorna.
Dock, trots den mängd nya beteenden som rapporteras i de konstgjorda nanokanalerna, de är fortfarande långt ifrån den biologiska maskinens imponerande komplexitet. Naturen gör många utsökta saker med joner och vätskor i små vågar, och på ett mycket effektivt sätt:man kan citera, till exempel, aktiverad transport, jonisk pumpning, informationslagring, etc. Att få inspiration från några av dessa funktioner för att reproducera dem i artificiella enheter skulle vara ett kvantsprång för att utveckla jontronik.
Många biologiska enheter uppvisar aktiverade svar under olika stimuli, och ett sådant beteende är de mekanotransduktionskanaler som är involverade till exempel vid beröringsavkänning eller öronhårceller. I föreliggande tidning, vi visar att små (enkelsiffriga) kolnanorör, med en radie på 2 nm, uppvisar ett mekanokänsligt svar, som dessutom mycket liknar deras biologiska motsvarighet, med konduktansen hos CNT uppvisande ett starkt och kvadratiskt beroende av det applicerade trycket.
Vi kan till och med rationalisera detta beteende teoretiskt med en analytisk förutsägelse för den tryckberoende konduktansen. Detta visar, tillfälligtvis, att det mekanokänsliga svaret rotar sig i den ultralåga friktionen som uppvisas av kolnanorör med den minsta storleken. Detta visar den ytterligare unika karbon nanorörsmaterial som vatten- och jontransportörer. Vi utnyttjar här dess unika egenskaper för att framkalla icke-linjära, stimulerad transport.
Detta fenomen öppnar nya möjligheter för utveckling av avancerade jontronfunktioner i framtiden. Det visade beteendet är en förutsättning för att bygga integrerade nanofluidiska system, och ett sådant mekanokänsligt svar är en byggsten för att utveckla beröring och avkänning på nanoskala inspirerade av biologiska system.