(PhysOrg.com) -- Un team di ingegneri degli Stati Uniti e della Corea del Sud ha sviluppato quella che si ritiene sia la più piccola pompa artificiale mai costruita, alimentato da un elettrodo di vetro. La pompa ha circa le stesse dimensioni di un globulo rosso.

Mentre il vetro normalmente non conduce elettricità, il team ha scoperto alcuni anni fa che su scala nanometrica il vetro può condurre elettricità senza rompersi. Ora hanno utilizzato la proprietà per risolvere un problema inerente ai nanodispositivi, che è la difficoltà di integrare i fili in essi per fornire la corrente elettrica richiesta.

Gli ingegneri coinvolti nella ricerca erano Sanghyun Lee della Pohang University of Science and Technology della Corea del Sud, e Alan Hunt e Ran An dell'Università del Michigan ad Ann Arbor negli Stati Uniti. Hanno lavorato a macchina dei nanocanali all'interno di un substrato di vetro (un vetrino coprioggetto per microscopio) utilizzando una nuova tecnica laser (chiamata "nanolavorazione laser a femtosecondi"), lasciando una sottile parete di vetro alla punta di ogni canale che può cambiare proprietà in modo reversibile da isolante a conduttore in presenza di elevati campi elettrici. Questo fenomeno è chiamato “rottura dialettica, ” e di solito provoca surriscaldamento e danni, ma su scala nanometrica non ci sono danni al vetro.

Quando il canale è riempito con una soluzione elettricamente conduttiva, diventa effettivamente un minuscolo filo liquido, con la parete di vetro all'estremità che funge da elettrodo. Hunt ha descritto lo spessore della parete di vetro dicendo che "se Alice ha mangiato un fungo nel Paese delle Meraviglie e si è ridotta alle dimensioni di un moscerino, il filo nel suo vestito sarebbe spesso quanto la parete di vetro conduttivo nell'elettrodo.

Il team ha dimostrato gli elettrodi di vetro utilizzandoli per alimentare una pompa microscopica costituita da un gruppo di tre elettrodi di vetro larghi 0,6 micrometri. Ogni elettrodo è costituito da due canali posizionati da un capo all'altro con la parete di vetro tra di loro. Il muro normalmente impedirebbe il passaggio dell'elettrolita e della corrente elettrica, ma su scala nanometrica è bastato applicare un potenziale elettrico di soli 10 volt per trasformare il vetro isolante in un elettrodo conduttore. Il calore generato dalla rottura del dielettrico è stato dissipato così rapidamente su questa scala che non si sono verificati danni al vetro.

La pompa funziona per elettroosmosi, in cui l'elettricità spinge i fluidi da un'estremità all'altra della pompa. Il cuore della pompa misura solo quattro micrometri di diametro, e la pompa è in grado di controllare una portata di un femtolitro (10 ^-15 litri) al secondo. Potrebbe essere utilizzato per applicazioni come la somministrazione di farmaci a una singola cellula o per prelevare campioni di liquidi da singole cellule. Gli elettrodi di vetro potrebbero anche essere integrati in altri dispositivi su scala nanometrica.

I risultati della ricerca sono pubblicati online in Nanotecnologia della natura .

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