I ricercatori dell'Università di Kanazawa riferiscono in Chimica analitica un metodo efficiente per riempire un lotto di nanopipette con un'apertura dei pori inferiore a 10 nanometri. Il metodo si basa sull'applicazione di un gradiente di temperatura ai puntali delle nanopipette in modo che le bolle d'aria residue vengano espulse.

Nanopipette, in cui un canale su scala nanometrica è riempito con una soluzione, sono utilizzati in tutti i tipi di applicazioni nanotecnologiche, compresa la microscopia a scansione di sonda. Portare una soluzione in una nanopipetta con un diametro dei pori inferiore a 10 nanometri è impegnativo, però, poiché le forze capillari impediscono il completo riempimento di un poro di nanopipette di dimensioni inferiori a 10 nm con un liquido. Ora, Shinji Watanabe e colleghi dell'Università di Kanazawa hanno trovato un modo semplice ma efficiente per riempire le nanopipette. I ricercatori mostrano che la "bolla d'aria" che di solito rimane vicino all'estremità dei pori della pipetta può essere rimossa applicando un gradiente di temperatura lungo la pipetta.

Gli scienziati hanno studiato il loro "metodo a guida termica" su un lotto di 94 pipette, allineati longitudinalmente uno accanto all'altro, il tutto con un diametro dei pori di circa 10 nm. Le pipette sono state poste su una piastra metallica mantenuta ad una temperatura di 80°C, con le punte che sporgono dal piatto, determinando un gradiente di temperatura.

Le immagini al microscopio ottico time-lapse del processo di riempimento delle nanopipette hanno mostrato che dopo 1200 secondi, le punte sono completamente piene di soluzione, e che le bolle d'aria vengano espulse dalle pipette.

Per ricontrollare che le pipette fossero effettivamente prive di bolle, Watanabe e colleghi hanno eseguito le cosiddette misurazioni I–V. Ogni pipetta è stata riempita con una soluzione di cloruro di potassio (KCl), che sta conducendo. Entrambe le estremità della pipetta sono state quindi poste in contatto con gli elettrodi. Se una corrente elettrica scorre tra le estremità, in particolare, se la pipetta ha una conduttività elettrica inferiore a pochi GΩ— il riempimento con la soluzione è completo. I ricercatori hanno osservato le correnti elettriche e quindi il riempimento per l'intero lotto di pipette.

Gli scienziati hanno anche eseguito misurazioni al microscopio elettronico a trasmissione (TEM) di pipette con diametri dei pori inferiori a 10 nm. Sebbene il metodo guidato termicamente porti a buoni contatti elettrici, strutture simili a particelle sono state osservate all'interno delle punte delle nanopipette, dimostrando che (citando i ricercatori) "l'osservazione TEM senza indurre la deformazione della pipetta è importante per determinare con precisione le caratteristiche delle nanopipette sub-10-nm".

Watanabe e colleghi hanno concluso che il loro metodo "è molto pratico e facile da introdurre nella fratturazione delle nanopipette" e che il loro studio "fornirà un contributo significativo a vari campi della nanoscienza utilizzando le nanopipette".

Nanopipette

Le nanopipette sono generalmente realizzate in quarzo o vetro, e hanno un'apertura dei pori nell'intervallo dei nanometri. Oggi, le nanopipette sono utilizzate per il rilevamento molecolare, consegna di prodotti chimici e microscopia a scansione di sonda. Quest'ultima è una tecnica per l'imaging della superficie di un materiale mediante la scansione di una sonda su di essa; per la sonda, è possibile utilizzare una nanopipetta riempita di soluzione.

La funzione di una nanopipetta è solitamente quella di consentire il trasporto, e la loro rilevazione, di oggetti di dimensioni nanometriche (in soluzione) attraverso il poro della pipetta.

Riempire completamente una nanopipetta con una soluzione è stato difficile:a causa della forza capillare, una "bolla d'aria" è quasi sempre presente nella punta della pipetta. La rimozione della bolla d'aria si è rivelata problematica per le nanopipette con un'apertura dei pori di 10 nanometri o meno.

Ora, Shinji Watanabe e colleghi dell'Università di Kanazawa hanno trovato un modo per ottenere il riempimento completo di un lotto di molte nanopipette con un'apertura dei pori di circa 10 nm. Il metodo, basato sull'applicazione di un gradiente di temperatura alle nanopipette, è semplice ed efficiente.