ZEPTOLITROS EN MARCHA
MEDIDA ÍNFIMA. Una tecnología del CSIC logra regular el transporte de líquidos a escala nanométrica con gran precisión. Esta investigación del IMN-CNM-CSIC puede tener aplicaciones en ámbitos como la nanoimpresión
Imagen de un fluido. Barbara Jackson en Pixabay
Un equipo del Grupo de Bionanomecánica del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM-CSIC), centro del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha conseguido controlar el transporte de cantidades minúsculas de líquidos, del orden de zeptolitros (1 zL = 10-21 L), cuando estos circulan por canales nanofluídicos resonantes. Dichos canales consisten en nanoagujas sobre cuya superficie externa fluyen los líquidos en respuesta a un estímulo eléctrico. El avance crítico para controlar el caudal ha consistido en obtener una medida muy precisa de la pequeñísima masa de líquido transportado, aprovechando su efecto en las vibraciones de las nanoagujas. Esta tecnología, patentada por los autores y cuyos resultados acaban de ser publicados en la revista ACS Nano, puede tener aplicaciones en diversos ámbitos, desde la nanoimpresión a la bioanalítica.
La nanofluídica, disciplina centrada en el transporte de líquidos a escala nanométrica, es un área particularmente emergente en el ámbito de la nanotecnología. Recientes avances en fabricación y análisis de sistemas nanofluídicos, especialmente los basados en nanotubos y nanomembranas, han permitido descubrir propiedades insólitas de los líquidos cuando éstos son confinados en dimensiones extremadamente reducidas. Estas propiedades resultan además muy prometedoras para diversas aplicaciones, como la producción de energía osmótica o la desalinización de agua.
Nanocanales en los que los líquidos circulan por fuera
Los investigadores del IMN-CNM-CSIC se centran en una clase singular de sistemas nanofluídicos en los que los líquidos, en lugar de circular por el interior de conductos, lo hacen por la superficie exterior de nanocanales abiertos. El transporte de líquidos en estos sistemas puede producirse de manera espontánea si se introducen ciertas propiedades geométricas, inspiradas en las espinas de cactus o en las telas de araña. Los líquidos también pueden dirigirse mediante señales eléctricas, aplicando una tensión entre los extremos de los nanocanales. Estos sistemas abiertos simplifican la fabricación, evitan los atascos, facilitan el tratamiento de sus superficies y ofrecen acceso directo para el muestreo de los propios líquidos o de analitos transportados por ellos.
«Lo que hemos logrado es medir con precisión cuánto líquido pasa por la superficie de nanoagujas que tienen unas 50 micras de largo y unos 200 nanómetros de diámetro en respuesta a una tensión de unos pocos voltios», explica Álvaro San Paulo, investigador del IMN-CNM-CSIC y uno de los responsables del trabajo. La medición consiste en hacer vibrar las nanoagujas y registrar su frecuencia de resonancia antes y después de la transferencia de líquido, cuya masa reduce dicha frecuencia. «Estas nanoagujas, compuestas de un cristal de silicio, presentan una frecuencia de resonancia muy estable, lo que se traduce en una altísima resolución en masa», explica el científico.
Líquidos que no se evaporan
Otro aspecto peculiar del trabajo es el tipo de líquido empleado en la investigación. «Los líquidos iónicos son fluidos compuestos mayoritariamente de iones, en lugar de moléculas neutras, como es el caso de los líquidos convencionales. Es decir, son sales líquidas a temperatura ambiente», destaca Javier Escobar, que realiza su tesis doctoral en el IMN-CNM-CSIC. «Estos líquidos tienen propiedades únicas, como una presión de vapor casi nula».