Физики создали самый маленький в мире насос, размер которого сравним с размером эритроцита - красной клетки крови. В основе конструкции насоса лежит электрод, сделанный из стекла - материала, в норме не проводящего электрический ток. Статья с описанием изобретения опубликована в журнале Nature Nanotechnology. Кратко работу описывает Scientific American.
Узнайте больше в полной версии ➞Организовать прохождение тока через устройства наноразмеров весьма сложно, так как на них физически нет места для проводов. Задача становится еще более непростой при использовании диэлектриков - веществ, которые не обладают электрической проводимостью. Тем не менее, в определенных условиях сопротивление диэлектриков резко падает и они могут кратковременно проводить ток - это явление получило название диэлектрического пробоя. Обычно диэлектрический пробой приводит к разрушению структуры диэлектрика из-за очень сильного нагрева. Однако на наноуровне тепло гораздо более эффективно отводится в окружающую среду, и поэтому диэлектрический пробой не приводит к повреждениям.
Ученые решили использовать повышенную устойчивость "нанодиэлектриков" для создания миниатюрного проводящего устройства. Оно представляет собой крошечную стеклянную пластинку, в которой при помощи лазера проделаны каналы шириной всего 600 нанометров. Два канала идут навстречу с противоположных концов пластинки и почти встречаются посередине - между ними остается только узкий стеклянный зазор.
Исследователи заполнили каналы раствором электролита - жидкости, проводящей электрический ток. При приложении разности потенциалов созданное авторами устройство начинало проводить ток - диэлектрический пробой превращал стеклянную преграду в электрод. Такие свойства начинали проявляться уже при напряжении в 10 вольт.
Ученые использовали свойства стеклянных электродов для создания миниатюрного водного насоса. Он проводит жидкость за счет явления электроосмоса - способности жидкостей двигаться по капиллярам при наложении внешнего электрического поля. Диаметр канала созданного физиками насоса составляет всего 4 микрометра (микрометр - одна миллионная доля метра) - примерно таков диаметр эритроцита. Насос может прокачивать жидкость со скоростью от одной тысячной до одной триллионной литра за секунду.
Несмотря на то что наноструктуры в последние годы очень активно изучаются, многие свойства наносистем ученым пока неизвестным. Например, недавно коллектив физиков выяснил, что законы трения в наномире не отличаются от классических законов.