Des chercheurs de The University of Osaka ont développé des pores ultra-petits dans des membranes de nitrure de silicium qui s'approchent de l'échelle des canaux ioniques naturels. Ces structures permettent une ouverture et une fermeture répétables par des réactions chimiques contrôlées par tension. Cette avancée pourrait aider au séquençage d'ADN et à l'informatique neuromorphique.
Les canaux ioniques dans les organismes vivants sont des structures protéiques étroites qui régulent le flux de particules chargées, essentielles pour des fonctions comme les impulsions nerveuses. Leurs sections les plus étroites ne font que quelques angströms, comparables aux largeurs atomiques. Reproduire une telle précision a défié les experts en nanotechnologie. Une équipe dirigée par Makusu Tsutsui et Tomoji Kawai à The University of Osaka a relevé ce défi en fabriquant des nanopores dans des membranes de nitrure de silicium. Celles-ci ont servi de mini-réacteurs électrochimiques. Appliquer une tension négative a initié une réaction formant un précipité solide, obstruant le pore. Inverser la tension a dissous le précipité, rouvrant le passage. «Nous avons pu répéter ce processus d'ouverture et de fermeture des centaines de fois sur plusieurs heures», a déclaré Tsutsui. «Cela démontre que le schéma de réaction est robuste et contrôlable». La surveillance des courants ioniques a révélé des pics nets similaires à ceux des canaux biologiques, indiquant la création de multiples pores subnanométriques au sein de la structure initiale. Des ajustements de la composition et du pH des solutions de réactifs ont permis de contrôler la taille des pores et la sélectivité ionique. «Nous avons pu varier le comportement et la taille effective des pores ultraminces en modifiant la composition et le pH des solutions de réactifs», a noté Kawai. «Cela a permis un transport sélectif d'ions de tailles effectives différentes à travers la membrane en ajustant les tailles des pores ultraminces». La méthode soutient les études de la matière dans des espaces confinés à l'échelle atomique et offre un potentiel pour la détection de molécules uniques, comme le séquençage d'ADN par nanopores, ainsi que pour l'informatique neuromorphique qui émule les motifs électriques neuronaux. Les résultats paraissent dans Nature Communications.
