Нанопоры нагреваются при прохождении через них ионов. Новость Бесплатной технической библиотеки

НОВОСТИ НАУКИ И ТЕХНИКИ, НОВИНКИ ЭЛЕКТРОНИКИ
Бесплатная техническая библиотека / Лента новостей

Нанопоры нагреваются при прохождении через них ионов

15.02.2022

Японские ученые из Института научных и промышленных исследований (SANKEN) Университета Осаки обнаружили, что нанопоры нагреваются при прохождении ионного потока через них. Это явление объясняется законом Ома и может быть полезным при секвенировании ДНК, а также представляет перспективы для использования нанопор в биосенсорах.

Нанопоры - это небольшие отверстия в мембране. Их размер настолько мал, что сквозь одну пору может пройти только одна из цепочек ДНК или частица вируса. Сейчас нанопоры изучаются для применения в сенсорах. Обычно, чтобы вещество прошло через нанопору, прикладывается электрическое напряжение. Тогда через пору могут пройти ионы, содержащиеся в растворе. Однако известно, что электрическая энергия переводится в тепловую посредством сопротивления. Это закон Джоуля-Ленца. Такое явление ранее не изучалось в нанопорах.

Японские исследователи изучили, как применение электрического напряжения влияет на нагрев нанопоры. Они использовали термопару (температурный датчик, который передает зависящее от температуры напряжение электрического тока) из золотого и платинового нанокристаллов. Точка их контакта составляла лишь 100 нм. С помощью термопары ученые измеряли температуру рядом с нанопорой диаметром 300 нм, вырезанной в пленке толщиной 40 нм на кремниевой пластине. Ученые пропускали через нанопору фосфатный буферный раствор и измеряли ионный ток в зависимости от приложенного напряжения. Оказалось, что тепло, которое выделялось рядом с нанопорой, было пропорционально скорости ионного тока. Это согласуется с классическим законом Ома.

Ученые выяснили, что при уменьшении размера нанопоры тепловой эффект становился более выраженным. Это происходит из-за того, что через пору проходит меньше охлажденной жидкости и не получается уравновесить температуру. В результате этого выделением тепла нельзя пренебречь, так как оно повышает температуру на несколько градусов.

Исследователи считают, что этот эффект может быть использован в дальнейшем. Например, новые сенсоры на основе нанопор могли бы не только обнаруживать вирусы, но и инактивировать их. Кроме того, благодаря нагреву нанопоры не будут забиваться полимерами. Также тепловой эффект может помочь отделять цепочки молекулы ДНК при их секвенировании.

<< Назад: Прямая литография оптических систем на основе перовскита 16.02.2022

>> Вперед: Искусственные мускулы из натуральных белков 15.02.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Доказано существование правила энтропии для квантовой запутанности 09.05.2024

Квантовая механика продолжает удивлять нас своими таинственными явлениями и неожиданными открытиями. Недавно Бартош Регула из Центра квантовых вычислений RIKEN и Людовико Лами из Амстердамского университета представили новое открытие, которое касается квантовой запутанности и ее связи с энтропией. Квантовая запутанность играет важную роль в современной квантовой информатике и технологиях. Однако сложность ее структуры делает понимание и управление ею сложными задачами. Открытие Регула и Лами показывает, что для квантовой запутанности справедливо правило энтропии, подобное тому, которое существует для классических систем. Это открытие открывает новые перспективы в области квантовой информатики и технологий, углубляя наше понимание квантовой запутанности и ее связи с термодинамикой. Результаты исследования указывают на возможность обратимости преобразований запутанности, что может значительно упростить их использование в различных квантовых технологиях. Открытие нового правила э ...>>

Мини-кондиционер Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Лето - время отдыха и путешествий, но часто жара может превратить это время в невыносимую муку. Встречайте новинку от Sony - мини-кондиционер Reon Pocket 5, который обещает сделать лето более комфортным для своих пользователей. Sony представила уникальное устройство - мини-кондиционер Reon Pocket 5, который обеспечивает охлаждение тела в жаркие дни. С его помощью пользователи могут наслаждаться прохладой в любое время и в любом месте, просто нося его на шее. Этот мини-кондиционер оснащен автоматической настройкой режимов работы, а также датчиками температуры и влажности. Благодаря инновационным технологиям, Reon Pocket 5 регулирует свою работу в зависимости от активности пользователя и условий окружающей среды. Пользователи могут легко настраивать температуру с помощью специального мобильного приложения, подключенного через Bluetooth. Кроме того, для удобства доступны специально разработанные футболки и шорты, к которым можно прикрепить мини-кондиционер. Устройство может ох ...>>

Энергия из космоса для Starship 08.05.2024

Производство солнечной энергии в космосе становится все более реальным с появлением новых технологий и развитием космических программ. Руководитель стартапа Virtus Solis поделился видением использования Starship от SpaceX для создания орбитальных электростанций, способных обеспечивать энергией Землю. Стартап Virtus Solis представил амбициозный проект по созданию орбитальных электростанций, используя Starship от SpaceX. Эта идея может значительно изменить сферу производства солнечной энергии, сделав ее более доступной и дешевой. Основой плана стартапа является снижение стоимости запуска спутников в космос с использованием Starship. Предполагается, что благодаря этому технологическому прорыву производство солнечной энергии в космосе станет более конкурентоспособным по сравнению с традиционными источниками энергии. Виртуальная Solis планирует создать крупные фотоэлектрические панели на орбите, используя Starship для доставки необходимого оборудования. Однако одним из ключевых выз ...>>

Новый метод создания мощных батарей 08.05.2024

С развитием технологий и расширением использования электроники становится все более актуальным вопрос создания эффективных и безопасных источников энергии. Исследователи из университета Квинсленда представили новый подход к созданию мощных батарей на основе цинка, который может изменить пейзаж энергетической индустрии. Одной из главных проблем традиционных перезаряжаемых батарей на водной основе было их низкое напряжение, что ограничивало их применение в современных устройствах. Но благодаря новому методу, разработанному учеными, этот недостаток успешно преодолен. В рамках своего исследования ученые обратились к специальному органическому соединению - катехолу. Оно оказалось важным компонентом, способным улучшить стабильность работы батареи и увеличить ее эффективность. Этот подход привел к значительному увеличению напряжения цинк-ионных аккумуляторов, что сделало их более конкурентоспособными. По словам ученых, такие батареи обладают несколькими преимуществами. Они обладают б ...>>

Спиртуознасть теплого пива 07.05.2024

Пиво, как один из наиболее распространенных алкогольных напитков, имеет свой уникальный вкус, который может меняться в зависимости от температуры потребления. Новое исследование, проведенное международной группой ученых, обнаружило, что температура пива оказывает значительное влияние на восприятие алкогольного вкуса. Исследование, возглавляемое материаловедом Лей Цзяном, показало, что при разных температурах молекулы этанола и воды формируют различные типы кластеров, что влияет на восприятие алкогольного вкуса. При низких температурах образуются более пирамидоподобные кластеры, что снижает остроту "этанолового" вкуса и делает напиток менее алкогольным на вкус. Наоборот, при повышении температуры кластеры становятся более цепочными, что приводит к более выраженному алкогольному вкусу. Это объясняет, почему вкус некоторых алкогольных напитков, таких как байцзю, может меняться в зависимости от температуры. Полученные данные открывают новые перспективы для производителей напитков, ...>>

Случайная новость из Архива

Мозг главнее мышц 29.10.2017

Львиную долю энергии, которую животные получают из пищи, забирает мозг - у большинства позвоночных на него уходит от 2% до 8% от общей энергии, вырабатываемой в обмене веществ, и это очень много. У приматов же кусок энергетического пирога, предназначенного для мозга, и того больше: например, у человека метаболические расходы на мозг составляют 20-25%.

И мало того, что мозг съедает много энергии, у него, если говорить административным языком, также есть исключительное право доступа к энергетическим ресурсам. Это значит, что в трудной ситуации, когда нужно одновременно быстро думать и что-то делать, энергетический поток в первую очередь пойдет в мозг, а уж потом в мышцы. Исследователи из Кембриджского университета поставили эксперимент со студентами, занимающимися греблей: они должны были выполнить упражнение на память, когда нужно было за три минуты вспомнить как можно больше из 75 слов, которые давали прочесть перед этим, и трехминутное силовое упражнение на специальном тренажере. Сначала оба упражнения выполняли по отдельности, потом - сразу оба.

Как и ожидалось, когда человек одновременно занимался на тренажере и пытался напрячь ум, и то, и другое у него выходило хуже, чем когда то и другое он делал по отдельности. Однако, если результаты по когнитивной задаче были хуже на 9,7%, то результаты силовых упражнений - на 12,6%. Иными словами, при одновременной нагрузке на мозг и мышцы мозг работал лучше мышц. Отсюда авторы работы делают вывод, что даже в таких сложных ситуациях, когда человеку нужно в буквальном смысле напрячь самые разные свои способности, мозг получает больше энергии.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

All languages of this page

Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте