(PhysOrg.com) -- Une équipe d'ingénieurs des États-Unis et de la Corée du Sud a développé ce que l'on pense être la plus petite pompe artificielle jamais construite, alimenté par une électrode de verre. La pompe a à peu près la même taille qu'un globule rouge.

Alors que le verre ne conduit normalement pas l'électricité, l'équipe a découvert il y a quelques années qu'à l'échelle nanométrique, le verre peut conduire l'électricité sans se rompre. Ils ont maintenant utilisé la propriété pour résoudre un problème inhérent aux nanodispositifs, qui est la difficulté d'y intégrer des fils pour fournir le courant électrique requis.

Les ingénieurs impliqués dans la recherche étaient Sanghyun Lee de l'Université des sciences et technologies de Pohang en Corée du Sud, et Alan Hunt et Ran An de l'Université du Michigan à Ann Arbor aux États-Unis. Ils ont usiné des nanocanaux à l'intérieur d'un substrat de verre (une lamelle de microscope) à l'aide d'une nouvelle technique laser (appelée « nano-usinage laser femtoseconde »), laissant une fine paroi de verre à l'extrémité de chaque canal qui peut changer de propriétés de manière réversible d'un isolant à un conducteur en présence de champs électriques élevés. Ce phénomène est appelé « claquage dialectique, ” et entraîne généralement une surchauffe et des dommages, mais à l'échelle nanométrique, le verre n'est pas endommagé.

Lorsque le canal est rempli d'une solution électriquement conductrice, il devient effectivement un petit fil liquide, avec la paroi de verre à l'extrémité agissant comme une électrode. Hunt a décrit l'épaisseur du mur de verre en disant que « si Alice mangeait un champignon au pays des merveilles et rétrécissait à la taille d'un moucheron, le fil de sa robe serait à peu près aussi épais que la paroi de verre conductrice de l'électrode.

L'équipe a fait la démonstration des électrodes de verre en les utilisant pour alimenter une pompe microscopique constituée d'un assemblage de trois électrodes de verre de 0,6 micromètre de large. Chaque électrode est constituée de deux canaux positionnés bout à bout avec la paroi de verre entre eux. Le mur empêcherait normalement le passage de l'électrolyte et du courant électrique, mais à l'échelle nanométrique, appliquer un potentiel électrique de seulement 10 volts était suffisant pour transformer le verre isolant en une électrode conductrice. La chaleur générée par le claquage diélectrique s'est dissipée si rapidement à cette échelle qu'il n'y a eu aucun dommage au verre.

La pompe fonctionne par électroosmose, dans lequel l'électricité pousse les fluides d'une extrémité de la pompe à l'autre. Le cœur de la pompe ne mesure que quatre micromètres de diamètre, et la pompe est capable de contrôler un débit d'un femtolitre (10 ^-15 litres) par seconde. Il pourrait être utilisé pour des applications telles que l'administration de médicaments à une cellule individuelle ou pour le prélèvement d'échantillons de fluides à partir de cellules individuelles. Les électrodes de verre pourraient également être intégrées dans d'autres dispositifs nanométriques.

Les résultats de la recherche sont publiés en ligne dans Nature Nanotechnologie .

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