Peneliti di The University of Osaka telah mengembangkan pori-pori ultrakecil di membran nitrida silikon yang mendekati skala saluran ion alami. Struktur ini memungkinkan pembukaan dan penutupan berulang melalui reaksi kimia yang dikendalikan tegangan. Kemajuan ini dapat membantu pengurutan DNA dan komputasi neuromorfik.
Saluran ion pada makhluk hidup adalah struktur protein sempit yang mengatur aliran partikel bermuatan, esensial untuk fungsi seperti impuls saraf. Bagian tersempitnya hanya mencakup beberapa angstrom, sebanding dengan lebar atom. Mereplikasi presisi seperti itu telah menantang para ahli nanoteknologi. Tim yang dipimpin Makusu Tsutsui dan Tomoji Kawai di The University of Osaka mengatasi ini dengan memproduksi nanopori di membran nitrida silikon. Ini berfungsi sebagai reaktor elektrokimia mini. Menerapkan tegangan negatif memulai reaksi yang membentuk endapan padat, menyumbat pori. Membalik tegangan melarutkan endapan, membuka kembali jalur. «Kami berhasil mengulangi proses pembukaan dan penutupan ini ratusan kali selama beberapa jam», kata Tsutsui. «Ini menunjukkan bahwa skema reaksi tersebut kuat dan dapat dikendalikan». Pemantauan arus ion mengungkapkan lonjakan tajam mirip dengan yang ada di saluran biologis, menunjukkan penciptaan beberapa pori subnanometer dalam struktur awal. Penyesuaian komposisi dan pH larutan reaktan memungkinkan pengendalian ukuran pori dan selektivitas ion. «Kami dapat mengubah perilaku dan ukuran efektif pori-pori ultrakecil dengan mengubah komposisi dan pH larutan reaktan», catat Kawai. «Ini memungkinkan transportasi selektif ion dengan ukuran efektif berbeda melalui membran dengan menyesuaikan ukuran pori ultrakecil». Metode ini mendukung studi materi di ruang terbatas skala atom dan berpotensi untuk sensing molekul tunggal, seperti pengurutan DNA berbasis nanopori, serta komputasi neuromorfik yang meniru pola listrik neuron. Temuan muncul di Nature Communications.
