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批量纳米移液管的完全填充

来源:金泽大学

将一批纳米移液管放在热板上会产生热梯度,从而使移液管完全充满溶液

将一批纳米移液管放在热板上会产生热梯度,从而使移液管完全充满溶液。Credit: 金泽大学

金泽大学的研究人员在《分析化学》杂志上报道了一种有效的方法,可以将一批孔径小于10纳米的纳米吸管填满。该方法基于对纳米吸管尖端应用温度梯度,从而将残余气泡排出。

纳米移液管是一种在纳米通道中填充溶液的仪器,广泛应用于各种纳米技术领域,包括扫描探针显微镜。然而,将溶液引入孔径小于10纳米的纳米吸管是一项挑战,因为毛细管力阻止液体完全填充小于10纳米的纳米吸管孔。现在,Shinji Watanabe 和来自金泽大学的同事发现了一种简单而有效的填充纳米吸管的方法。研究人员表明,通过沿吸管施加温度梯度,可以去除通常留在吸管孔端附近的“气泡”。

科学家们研究了他们的“热驱动方法”,将94个吸液管一批一批地排列起来,孔径都在10纳米左右。将移液管置于温度保持在80°C的金属板上,其尖端从板上突出,从而产生温度梯度。

对纳米移液管填充过程的延时光学显微镜图像显示,1200秒后,尖端完全充满溶液,气泡从移液管中排出。

为了再次检查吸液管是否确实没有气泡,渡边和同事进行了所谓的I-V测量。每根吸管都充满了一种正在传导的氯化钾溶液。然后将吸管两端与电极接触。如果电流在两端之间流动,特别是如果吸管的导电率低于几克Ω,那么填充溶液就完成了。研究人员观察到电流,因此对整批移液管进行了填充。

科学家们还对孔径小于10纳米的移液管进行了透射电子显微镜(TEM)测量。尽管热驱动法可以产生良好的电接触,但在纳米吸管尖端内部观察到了颗粒状结构,这表明(引用研究人员的话)“在不引起吸管变形的情况下进行TEM观察对于准确测定10-nm以下纳米吸管的特性很重要。”

渡边和他的同事总结说,他们的方法“非常实用,很容易引入纳米吸管的制备”,他们的研究“将为使用纳米吸管的纳米科学的各个领域做出重大贡献”。

纳米吸管

纳米吸液管通常由石英或玻璃制成,并且在纳米范围内有一个孔。如今,纳米吸液管被用于分子传感、化学品输送和扫描探针显微镜。后者是一种通过扫描探针来成像材料表面的技术;对于探针,可以使用溶液填充纳米吸管。

纳米吸管的功能通常是使纳米大小的物体(在溶液中)能够透过吸管孔传送和检测。

用溶液完全填充纳米吸管是很困难的:由于毛细管力的作用,吸管的尖端几乎总是存在一个“气泡”。对于孔径小于等于10纳米的纳米吸管来说,去除气泡是个问题。

现在,Shinji Watanabe 和来自金泽大学的同事们找到了一种方法,可以完全填充一批孔径约为10纳米的纳米吸管。该方法基于温度梯度在纳米吸管上的应用,简单有效。

来源:https://phys.org/news/2019-12-batches-nanopipettes.html

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