Elektrokemiska Portar i Vätskefyllda Nanokanaler
- Diarienummer
- ICA10-0031
- Start- och slutdatum
- 120301-151231
- Beviljat belopp
- 3 000 000 kr
- Förvaltande organisation
- Chalmers University of Technology
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Det här projektet går ut på att utveckla elektriskt styrda portar i nanofluidiska kanaler. Portarna fungerar genom att polymerer på en elektrod sväller eller kontraherar beroende på ytans elektrokemiska potential. Portar bestående av polymerer tillåter endast mycket små molekyler och joner att passera och kan således fungera som barriärer för biologiskt intressanta molekyler. Portarna gör det möjligt att kontrollera innehållet i vätskevolymer så små som en attoliter. Projektet kommer att bestå av en del som går ut på att tillverka nanostrukturer bestående av vätskekanaler med nanoelektroder på väggarna. Elektroderna kan användas som elektriska och optiska sensorer. Projektets andra del består av att undersöka ytbundna polymerer som expanderar och kontraherar som svar på elektrokemiska potentialer. Elektrokemiska portar skapas genom att sedan kombinera resultaten från dessa två steg. Det finns många olika tänkbara användningsområden för portarna. Portarna kan användas som filter och molekylära fällor i moderna bioanalytiska system baserade på nanofluidik. Forskningen har potential att förbättra diagnostik och studier av biomolekylära interaktioner eftersom den gör det möjligt att kontrollera innehållet i små vätskevolymer med extremt hög precision.
Populärvetenskaplig beskrivning
Alla vet vad en dörr är för något. Den gör det möjligt att separera innehållet i två stycken rum. Förvisso skulle en vanlig dörr endast påverka rörligheten för partiklar som flyger runt fritt i luften, men vi kan också föreställa oss dörrar eller någon form av portar i en vattenmiljö. Sådana barriärer gör det möjligt att kontrollera innehållet i vätskefyllda kammare genom att öppna och stänga portarna, så att olika vätskor inte kan blandas hursomhelst. Vi kan även föreställa oss att dessa portar kontrolleras automatiskt med elektronik, som t.ex. i ett stystem med kemiska reaktorer. Meningen med det här projektet är att bygga just elektriskt styrda portar i vätskor, men i syfte att stänga inne volymer som är väldigt mycket mindre, närmare bestämt en attoliter. En attoliter är en ungefär en mijon gånger mindre volym än en cell i kroppen. I en så liten volym händer lustiga saker rent kemiskt. Även om man bara har en endaste molekyl i denna attoliter så innebär det att koncentrationen av denna molekyl ändå är väldigt hög. Molekylen kommer också att hinna befinna sig överallt i attolitern på väldigt kort tid bara genom att röra sig slumpmässigt. De elektriska portarna kommer dock inte vara solida väggar utan snarare som en gel. Genom att styra elektriskt hur pass väl förseglad porten är kan man använda sådana portar till att filtrera molekyler, t.ex. efter storlek. Endel molekyler kommer att kunna simma igenom porten medan andra inte tar sig igenom. Genom att öppna och stänga portarna kan man också fånga in molekyler. Detta gör det möjligt för forskare att studera enstaka molekyler och de kemiska reaktioner de deltar i. I det långa loppet kan de elektriska portarna även vara till hjälp för sjukdomsdiagnostik, läkemedelsutveckling och andra medicinska tillämpningar.