תכונותיהן של מערכות חומריות תלויות בממדיהן, החל מאבני הבנייה הזעירות ביותר המרכיבות אותן – אטומים ומולקולות, ועד לענקי היקום – הגלקסיות של כוכבים וכוכבי לכת. כבני אדם, אנו מבחינים ישירות בסביבתנו עד לגדלים של עשיריות המילימטר. דברים קטנים יותר נעלמים מעינינו. מערכות קטנות יותר, שטווח ממדיהן בין ננומטר אחד למאה ננומטרים (מילימטר = 1,000,000 ננומטרים), נקראות "ננו-מערכות". מתברר שננו-מערכות מתאפיינות במגוון תכונות מעניינות, השונות מאוד מתכונותיהן של מערכות דומות אך גדולות בהרבה. לאחרונה התפתחו תחומי מדע וננו-טכנולוגיה העוסקים בחקר תכונותיהן המיוחדות של ננו-מערכות ובשימושיהן האפשריים. פרויקט המחקר הנוכחי התמקד בחקר סוג ייחודי של ננו-מערכות מלאכותיות, פרי המצאתנו, שבהן יוני מתכת (כלומר אטומי מתכת נושאי מטען חשמלי) מוּנָעים באופן מבוקר לאורך מסלולים מוגדרים מראש בעלי ממדי רוחב ננומטריים ועובי של לא יותר מאטומים בודדים – "ננו-תעלות" יוניות מתוכננות. ביכולתנו לקבוע במדויק את צורתן וממדיהן של ננו-תעלות אלה, בעזרת תהליך מיוחד של יצירת תבניות גיאומטריות מתוכננות על פני משטחים של שכבות בעובי מולקולה אחת בלבד (שכבות חד-מולקולריות). זרמים חשמליים הנובעים מתנועת יונים (להבדיל מזרם חשמלי כגון זה שבמכשירי החשמל שלנו, הנוצר עקב תנועת אלקטרונים בחוטי מתכת) מככבים בתהליכי מפתח רבים בעלי חשיבות מעשית. למשל: סוללות חשמליות כמו סוללות הליתיום הנפוצות היום, המסוגלות לאגור ולספק אנרגיה חשמלית באמצעות הנעת יוני ליתיום ממצב כימי בעל אנרגיה נמוכה למצב בעל אנרגיה גבוהה ובחזרה. זרמי יונים ממלאים תפקידי מפתח גם, ובעיקר, בעולם החי. למשל, יונים אחראים לפעילות החשמלית של נוירונים – תאי עצב הנמצאים במערכת העצבים, ובכלל זה המוח. שלא כמו בסוללות המיוצרות כיום, תנועת היונים בתוך נוירונים מבוקרת ומתוחמת במדויק למסלולים ננומטריים מוגדרים היטב. הננו-תעלות שלנו הן הדוגמאות הראשונות של מערכות מלאכותיות המסוגלות להדגים ביצועים דומים. באמצעות תעלות אלה ניתן להניע יונים נבחרים שונים לאורך ננו-מסלולים מוגדרים מראש. יתרה מזו, במחקר זה גילינו אפקט הגברה עצום של המוליכות היונית בננו-תעלות המלאכותיות. זהו אפקט בלתי ידוע, שיש להקדיש לו מחקר נוסף, ואשר מאפשר להניע יונים במהירות גדולה בהרבה תוך השקעת כמות קטנה בהרבה של אנרגיה חשמלית. סוג זה של הולכה יונית הוא חסר תקדים. ממצאי הניסויים שלנו מצביעים על מנגנוני הגברה בלתי ידועים, שיש בהם עניין רב הן במישור המדע הבסיסי והן במישור של יישומים עתידיים אפשריים. אחד היישומים האפשריים הוא התקנים יוניים המחקים היבטים מסוימים של תפקוד מערכות יוניות ביולוגיות, כמו רשתות הנוירונים האחראיות לפעילות המוח.