Forskare Framkallar Konstgjorda Fluidic Nanochannels av 2 som nm Storleksanpassar

Published on December 15, 2010 at 1:03 AM

De något att säga det är småsakerna som räknar, och som rymmer bestämt riktigt för kanaliserar i transmembraneproteiner, som är lilla nog att låta joner, eller molekylar av ett bestämt storleksanpassar för att passera igenom, den större stunden som ut håller, anmärker.

Konstgjorda fluidic nanochannels, som efterapar kapaciteterna av transmembraneproteiner, värderas hög högt för ett nummer av avancerade teknologier. Emellertid har det varit svårt att göra individen konstgjord kanaliserar av detta storleksanpassar - till nu.

Chuanhua Duan var delen av ett lyckat Berkeley Labbförsök att fabricera nanochannels som mätte endast två nanometers storleksanpassar in, genom att använda den fabriks- standarda halvledaren bearbetar.

Forskare med U.S.-Avdelningen av (DOE) Energis Laboratoriumet för den Lawrence Berkeley Medborgare (det Berkeley Labbet) har varit kompetent att fabricera nanochannels, som är endast två nanometers (2-nm) in, storleksanpassar, genom att använda den fabriks- standarda halvledaren bearbetar. Redan har de använt dessa nanochannels för att upptäcka att fluid mekaniker för passager detta litet är markant olika inte endast från i stora partier-storleksanpassat kanaliserar, men även från kanaliserar som är bara 10 nanometers storleksanpassar in.

”Var Vi kompetent till studiejontransport i våra 2 nm-nanochannels, genom att mäta tiden, och koncentrationsberoende av den ionic conductancen,” något att säga Arun Majumdar, Direktör av DOE'SENS Avancerade Forskning Projekterar Byrån - Energi (ARPA-E), som ledde denna forskningstund fortfarande en forskare på det Berkeley Labbet. ”Observerade Vi att ett mycket högre att klassa av protonen och ionic rörlighet i begränsat vårt hydratiserat kanaliserar - upp till en fourfold förhöjning över det i större nanochannels (10-to-100 nm). Detta förhöjd protontransport kunde förklara kickgenomgången av protons i transmembrane kanaliserar.”,

Majumdar är co-författare med Chuanhua Duan, en medlem av Majumdars forskninggruppen på Universitetar av Kalifornien (UC) Berkeley, av ett pappers- på detta arbete, som publicerades i föra journal överNaturen Nanotechnlogy. Det pappers- är betitlad ”Anomalous jontransport i 2 hydrophilic nanochannels för nm.”,

I deras pappers- beskriver Majumdar och Duan en teknik som kick-precision jonetsning kombineras med anodic bindning för att fabricera i kanaliserar av en närmare detalj storleksanpassar och geometri på enexponeringsglas matris. Att förhindra kanalisera från att kollapsa under de starka elektrostatiska styrkorna av den anodic bindningen bearbeta, ett tjockt (500 nm) oxidlagrar sattes in på den glass substraten.

”Kliver Denna avlagring, och bindningen kliver efter garanterat lyckat kanaliserar att försegla, utan att kollapsa,” något att säga Duan. ”Måste Vi också att välja den högra temperaturen, spänning, och tidsperioden som ska ses till, görar perfekt bindning. Jag jämför det processaa till att laga mat en steak, behöver du att välja den högra smaktillsatsen såväl som den högra tiden och temperaturen. Avlagringen av oxidlagrar var den högra smaktillsatsen för oss.”,

Nanometer-storleksanpassad kanaliserar i transmembraneproteiner är kritisk till att kontrollera flödet av joner, och molekylar över de yttre och inre väggarna av en biologisk cell, som, är i sin tur kritiska till många av det biologiskt, bearbetar det tål cellen. Gilla deras biologiska motstycken, kunde fluidic nanochannels leka kritiska roller i framtiden av tankar celler och batterier.

”Förbättrar Förhöjd jontransport drivatätheten, och praktisk energitäthet av tankar celler och batterier,” Duan något att säga. ”Även Om den teoretiska energitätheten tankar in celler, och batterier är beslutsamma vid de electrochemical materialen för aktivet, är den praktiska energitätheten alltid mycket lägre på grund av inre energiförlust och användningen av inaktiva delar. Förhöjd jontransport kunde förminska inre motstånd tankar in celler, och batterier, som skulle, förminskar den inre energiförlusten och förhöjningen den praktiska energitätheten.”,

Rönet av Duan och Majumdar indikerar att jontransport kunde markant förhöjas i 2 hydrophilic nanostructures för nm på grund av deras geometriska fångenskaper och kickytbehandla-laddning tätheter. Som ett exempel citerar tankar Duan jobbkortet, det del- som between förläggas mellan katoden och anoden i batterier och, celler för att förhindra läkarundersökningkontakten av elektrodstunderna möjliggöra fri ionic transport.

”Är Strömjobbkort mestadels microporous lagrar som består av endera ett matta polymeric membran eller non-vävt tyg,” Duan något att säga. ”Kunde ett oorganiskt membran inbäddat med en samling av 2 hydrophilic nanochannels för nm vara van vid byter ut strömjobbkort och förbättrar praktiskt driver och energitäthet.”,

De 2 nm-nanochannelsna rymmer också löftet för biologiska applikationer, därför att de har det potentiellt som är van vid kontrollerar och behandlar direkt, fysiologiska lösningar. Strömmen som nanofluidic apparater använder, kanaliserar som är 10 to-100 nm storleksanpassar in för att avskilja och behandla biomolecules. På grund av problem med elektrostatiska växelverkan kanaliserar dessa större kan fungera med konstgjorda lösningar men inte med naturliga fysiologiska lösningar.

”För fysiologiska lösningar med typiska ionic koncentrationer av ungefärligt 100 millimolars, är Debyen som avskärmer längd, 1 nm,” något att säga Duan. ”Sedan elektriska dubbla lagrar från tvåkanalerst ytbehandlar överlappning i våra 2 nm-nanochannels, kan alla biologiska applikationer för strömmen som finnas i större nanochannels, överföras till 2 nm-nanochannels för verkligt fysiologiskt massmedia.”,

De nästa kliver för de ska forskarna är till studien transporten av joner och molekylar i hydrophilic nanotubes som är även mindre än 2 nm. Jontransport förväntas för att vara även mer ytterligare som förhöjs av den mindre geometrin och den starkare hydrationstyrkan.

”Är Jag förmiddagen som framkallar ett oorganiskt membran med inbäddad hydrophilic nanotubesamling för sub-2 nm, som ska, van vid studiejontransport i både aqueous och organiska electrolytes, 'Duan något att säga. ”Ska Den framkallas också som en ny typ av jobbkortet för lithium-jon batterier.”,

Källa: http://www.lbl.gov/

Last Update: 26. January 2012 20:51

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit