Prix EPFL de doctorats 2017 – Jiandong Feng
Probing chemical structures and physical processes with nanopores, Thèse EPFL n°7082 (2016)
Directeur de thèse : Prof. A. Radenovic
"Pour ses contributions exceptionnelles aux applications et à la compréhension fondamentale dans le domaine de la nanofluidique et de la biophysique. Parmi les applications particulières, on peut citer: les innovations en ingénierie dans le séquençage d'ADN à base de nanopores et la production d'énergie osmotique, et pour la science fondamentale, le fait que le modèle de blocage ionique de Coulomb peut contribuer à notre compréhension des canaux ioniques à tension réduite."
Le contrôle du passage d’objets individuels pour des mesures quantitatives provient d’anciennes civilisations. Un exemple est le sablier, avec un étroit goulet d'étranglement qui permet de réguler un filet de sable pour mesurer le passage du temps. La nanotechnologie moderne nous permet d'élaborer ce goulet d'étranglement à l'échelle d’un seul nanomètre. Dans la nature, le passage des ions et des molécules à travers des trous nanométriques jouent un rôle crucial dans la biologie. Nous essayons de comprendre ces processus et de démontrer leurs applications potentielles.
Les expériences de nanopores sont basées sur la mesure du passage des ions par un pore et sa modulation due à la translocation de molécules individuelles ou du changement de l'environnement physique local. Cette thèse a débuté par l’élaboration de nanopores atomiquement mince en disulfure de molybdène pour détecter la modulation du courant ionique à partir de la translocation de molécules d'ADN vers le séquençage. Le contrôle du transport d'un seul ion dans le domaine subnanomètrique a conduit à la découverte du blocage ionique de Coulomb, un phénomène similaire à son homologue dans les points quantiques. Ces nanopores ont également permis l'exploration de membranes atomiquement minces pour mesurer la conversion d'énergie osmotique.