据英国广播公司(BBC)报道,科学家成功研发出迄今为止尺寸最小的人造微型液压泵,其体积仅相当于一个人体红血球大小。
这一突破由中美联合研究团队实现,研究人员利用超快速激光脉冲技术,在玻璃棒内部精密制造出比人类头发丝还细的纳米级管道。这些玻璃管道的壁层具备可控导电性,科学家通过调节其导电状态,实现了对微型液压泵的驱动和控制。相关研究成果已发表在权威期刊《自然·纳米技术》(Nature Nanotechnology)上。
该微型液压泵能够实现对单个细胞的精准操作,例如注入微量药物或从疑似病变细胞中提取样本,极大提升了细胞级别的医学检测和治疗能力。这项技术的核心在于玻璃材料在纳米尺度下表现出的“临时导电”特性,突破了传统玻璃作为绝缘体的限制。
密歇根大学物理学家艾伦·亨特(Alan Hunt)领导的团队通过激光蚀刻,在玻璃管内形成直径仅500至600纳米的极细管道,并将一端封闭形成末端。随后,管道内注入导电液体,形成所谓的“液体丝”。在强电场作用下,玻璃末端暂时转变为导电体,使电流得以通过,驱动微型液压泵工作。
当电流方向反转时,玻璃末端又恢复为绝缘状态。通过不断切换导电与绝缘状态,微型液压泵能够以千万亿分之一秒的速度精确控制液体流动。这种纳米级的电流诱导机制使得通常不导电的玻璃材料能够传导电流,产生类似火花放电的效应。
传统纳米设备多依赖于金属导电材料,但在纳米尺度下精确整合金属极具挑战性。该研究创新性地利用玻璃的临时导电特性,避免了金属材料的复杂集成,为未来医学微型设备的制造提供了全新思路和技术平台。
研究人员认为,这种基于玻璃的纳米电极技术在微型医疗器械、单细胞操作及纳米流控系统等领域具有广阔的应用前景,代表了纳米技术与生物医学交叉创新的重要进展。