La nanofluidique est l’étude scientifique du mouvement des fluides sur de très petites distances. Les fluides peuvent s’écouler à travers des tubes microscopiques ou des pores qui peuvent être obstrués si même de grosses molécules gênent. La distance à laquelle les charges électroniques sont séparées, appelée longueur de Debye, peut être similaire aux dimensions d’un si petit tube. Par conséquent, lorsqu’ils sont confinés dans de petits espaces de quelques nanomètres de large, les propriétés physiques de la plupart des fluides changent. Les progrès scientifiques ont permis aux chercheurs de contrôler l’activité des fluides dans des structures telles que les nanotubes de carbone, et même de construire des dispositifs microscopiques dans des applications nanotechnologiques.
Lors de l’électrification d’une surface à l’échelle nanométrique, les chercheurs peuvent créer une double couche électrique dans un petit trou ou passage. La couche peut s’étendre sur toute la largeur de cet espace, ce qui modifie généralement les propriétés d’un fluide par rapport à la façon dont il agit dans des volumes plus importants. Des particules chargées appelées ions sont parfois utilisées pour contrôler la direction d’un liquide, en particulier lorsque la charge des particules est opposée à celle de la paroi des pores.
Une autre propriété étudiée en nanofluidique est le rayon hydrodynamique, qui caractérise généralement l’interaction de grosses molécules ou polymères en relation avec les propriétés nanométriques d’une solution liquide. L’acide désoxyribonucléique (ADN) est une molécule relativement grosse qui porte des informations génétiques et qui est souvent manipulée en biologie. Avec les gros polymères, il peut s’enrouler dans une forme qui peut bloquer un petit canal. Les chercheurs ajoutent parfois des matériaux et des revêtements aux structures nanofluidiques qui peuvent empêcher de tels blocages.
Les chercheurs en nanofluidique peuvent également contrôler l’épaisseur des membranes, ainsi que la taille et l’espacement des pores, en particulier dans l’aluminium. La température, la tension et l’application d’acide sur certaines périodes de temps aident généralement à traiter des matériaux spécifiques. Les scientifiques peuvent ensuite les utiliser pour étudier comment différents fluides réagissent à l’intérieur. Les propriétés des liquides telles que la vitesse, la tension superficielle et l’angle auquel un fluide a tendance à entrer en contact avec une surface à l’échelle nanométrique sont souvent étudiées.
Une technique d’impression appelée photolithographie peut être utilisée pour fabriquer des structures utilisées en nanofluidique. Des canaux uniques ou des réseaux d’entre eux peuvent être formés de silicium, de polymères, de verre, ainsi que d’autres matériaux tubulaires artificiels. Les scientifiques peuvent utiliser les propriétés d’un fluide pour contrôler son mouvement, d’une manière qui prend en charge un type de commutation pour les systèmes numériques. La nanofluidique est également appliquée à la construction de petits transistors, de réseaux optiques et de systèmes de diagnostic médical basés sur des micropuces. L’interaction liquide dans les circuits nanofluidiques peut être incorporée dans les commandes des systèmes de filtration de l’eau et de stockage d’énergie.