Quiconque a déjà travaillé dans un laboratoire les a vus :des agitateurs magnétiques qui font tourner des barreaux magnétiques dans des liquides pour les mélanger. Les barreaux d'agitation se présentent sous de nombreuses formes différentes, y compris maintenant de la taille du nanomètre. Dans la revue Angewandte Chemie , des chercheurs de Singapour ont maintenant introduit des chaînes constituées de particules d'oxyde de fer de 40 nm qui agissent comme les plus petits barreaux d'agitation magnétique au monde, en remuant efficacement des gouttes d'émulsion de la taille d'un picolitre avec un agitateur magnétique du commerce.
Une agitation efficace est essentielle dans les expériences chimiques et biologiques. Ceci est généralement réalisé avec des agitateurs magnétiques et des barreaux d'agitation. Cependant, cela ne fonctionne pas dans les minuscules canaux et gouttelettes utilisés dans les applications de laboratoire sur puce et pour les expériences à l'échelle du microlitre dans les biosciences. Des barreaux d'agitation bon marché qui sont assez petits mais toujours capables d'absorber l'énergie magnétique externe et de la traduire efficacement pour agiter de minuscules volumes sont donc en tête de liste des souhaits.
Le problème réside dans la petite taille des précédents barreaux d'agitation de la taille d'un micromètre :ils sont trop gros pour rester suspendus car ils sont attirés vers le fond du récipient par la gravité et l'attraction magnétique. À la fois, ils sont trop petits pour remuer complètement la solution lorsqu'ils sont au fond, qui fonctionne pour les barreaux d'agitation macroscopiques. La majorité du liquide reste non mélangée.
Une équipe dirigée par Hongyu Chen à l'Université technologique de Nanyang à Singapour a maintenant trouvé une solution à ce problème :de minuscules tiges revêtues de dioxyde de silicium constituées de nanoparticules d'oxyde de fer alignées. Ils sont même faciles à réaliser. Les particules magnétiques d'oxyde de fer d'un diamètre de 40 nm sont stabilisées avec de l'acide oléique, modifiés avec de l'acide citrique pour les rendre solubles dans l'eau, et dispersé dans un mélange eau/propanol. Après addition d'un composé organosilicié et d'ammoniac, le récipient de réaction est simplement laissé au repos près d'un aimant pendant la nuit. Les barreaux d'agitation peuvent ensuite être simplement récupérés par centrifugation.
L'épaisseur de la couche de silicium peut être contrôlée, permettant la production de barreaux d'agitation avec des diamètres allant de 75 nm à 1,4 µm. Leur longueur peut atteindre 17 µm. Les barres sont donc si petites qu'elles restent en suspension dans la solution. L'ajout d'un grand nombre de barreaux d'agitation garantit que tout le liquide est agité. Dans le champ magnétique d'une plaque d'agitation magnétique conventionnelle, les barres d'agitation individuelles se déplacent indépendamment. Il est ainsi possible de bien mélanger des gouttelettes de quelques picolitres seulement.
Les barreaux d'agitation à l'échelle nanométrique peuvent être facilement retirés en ajoutant les gouttelettes sur un aimant puissant enveloppé dans une couche de film plastique. Le champ magnétique tire progressivement les barreaux d'agitation vers le bas des gouttelettes, et les gouttelettes peuvent alors être simplement prélevées avec une pipette.
