Se ha conseguido llegar a una fracción líquida tan infinitesimal como lo sería llenar todos los océanos del mundo con una manguera de jardín.
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 estos son confinados en espacios extremadamente reducidos. Estas propiedades resultan además muy prometedoras para diversas aplicaciones, como la producción de energía osmótica o la desalinización de agua.
Un equipo del Grupo de Bionanomecánica del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN) del Centro Nacional de Microelectrónica (CNM) en Bellaterra (Barcelona), adscrito al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en España, 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, puede tener aplicaciones en diversos ámbitos, desde la nanoimpresión a la bioanalítica.
Nanocanales en los que los líquidos circulan por fuera
Los investigadores del IMN 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 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.
