Физикам удалось создать самый крошечный в мире насос, величина которого вполне сравнима с величиной эритроцита – то есть, красной клетки крови. В основу конструкции данного насоса заложен специальный электрод, который сделан из стекла – вещества, в норме не способного проводить электрический ток. Статья, подробно характеризующая данное изобретение, была опубликована в научном журнале Nature Nanotechnology. Кроме того, краткое описание работы приведено в Scientific American.

Организовать проведение электрического тока сквозь устройства наноразмеров достаточно непросто, поскольку на них просто физически отсутствует место для проводов. Задача перерастает в еще более сложную во время использования диэлектриков, то есть веществ, у которых отсутствует электрическая проводимость. Тем не менее, при наличии определенных условий степень сопротивления диэлектриков резко снижается, и они становятся способны кратковременно проводить ток, вследствие чего данное явление обрело название «диэлектрического пробоя». Как правило, диэлектрический пробой ведет к постепенному разрушению структуры диэлектрика по причине очень сильного нагрева. Но, тем не менее, на наноуровне тепло отводится в окружающую среду значительно более эффективным образом, и по этой причине диэлектрический пробой не влечет за собой никаких повреждений.

Исследователи приняли решение для получения миниатюрного проводящего устройства использовать повышенную устойчивость «нанодиэлектриков». Это проводящее устройство представляет собой стеклянную пластинку крошечного размера, в которой при помощи лазера сделаны каналы, ширина которых составляет всего 600 нанометров. Два канала направлены навстречу друг другу с противоположных концов пластинки и практически встречаются посередине, где между ними остается лишь очень узкий целостный зазор.

Затем ученые заполнили проделанные каналы раствором электролита – специальной жидкости, которая проводит электрический ток. В момент приложения разности потенциалов полученное исследователями устройство начинало активно проводить ток, то есть, диэлектрический пробой сделал стеклянную преграду электродом. Проявление подобных свойств данного устройства начиналось уже при силе напряжения в 10 вольт.

Исследователи применили свойства описанных выше стеклянных электродов для того, чтобы создать миниатюрный водный насоса. Он способен проводить жидкость благодаря явлению электроосмоса – а именно, способности жидкостей перемещаться по капиллярам вследствие наложения внешнего электрического поля. Диаметр канала крошечного насоса, созданного физиками, равняется всего 4 микрометрам (если быть точнее, то микрометр является одной миллионной долей метра), что приблизительно равняется диаметру эритроцита. Полученный насос способен перегонять жидкость со скоростью от одной тысячной до одной триллионной литра в течение одной секунды.

Однако, несмотря на то, что в последние годы наноструктуры достаточно активно исследуются, еще очень многие свойства наносистем продолжают оставаться загадкой для ученых. К примеру, совсем недавно группа ученых-физиков установила, что в наномире законы трения ничем не отличны от классических законов.