Celbiologie: Coulomb-blokkade geldt ook voor ionen

29 maart 2016, 14:13
Coulomb-blokkade geldt ook voor ionen © lben.epfl.ch
Coulomb-blokkade geldt ook voor ionen © lben.epfl.ch
Celmembranen bevatten minuscule kanaaltjes die bepaalde ionen met grote snelheid kunnen doorlaten. Deze ionenkanalen spelen een belangrijke rol bij de werking van neuronen en (hart)spiercellen, maar door de complexiteit ervan zijn er nog veel onbeantwoorde vragen. Hoe selecteren de kanalen de ionen die erdoorheen mogen? Hoe kan het zeer hoge geleidingsvermogen worden verklaard dat de ionen zo’n hoge snelheid geeft? 

Onderzoekers van de laboratoria voor nanoschaal-biologie en -elektronica van de École Polytechnique Fédérale in Lausanne  (EPFL) hebben aangetoond dat het ionentransport overeenkomt met het transport van elektronen.  Zij deden dit met behulp van een kunstmatig kanaal in tweedimensionaal molybdeendisulfide (MoS2). Zij plaatsten dit materiaal tussen twee elektroden met een geioniseerde oplossing aan beide zijden. Door een spanning aan te brengen konden de variaties in de elektrische stroom tussen de twee ruimten worden gemeten.  

In een traditioneel systeem met een tamelijk breed kanaal (>1nm), stopt de ionenstroom nooit volledig. Bij het systeem van de onderzoekers bleken ‘energy-gaps’ voor te komen waarbij de ionen zich ophoopten en pas na verhoging van de spanning door het kanaal werden getransporteerd. Deze manier van ionentransport kan worden verklaard door de zogenaamde Coulomb-blokkade die ook bij het transport van elektronen voorkomt, met name in quantum dots.  Hierbij worden de elektronen ‘opgeslagen’ totdat boven een bepaalde grens sommige elektronen moeten plaatsmaken voor nieuwkomers. Uit de experimenten is nu gebleken dat de Coulomb-blokkade ook geldt voor het ionentransport door nanoporiën. 

Bron: Feng J, Liu K, Graf M, Dumcenco D, Kis A, Di Ventra M, & Radenovic A., Observation of Ionic Coulomb Blockade in Nanopores, Nature Materials
 
Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items