S vremena na vrijeme znanstvenici moraju kontrolirati proces miješanja tekućina u posudama tako
Trenutno su biolozi, kemičari i farmaceutičesto se koriste mikroreaktori, često integrirani u minijaturna postrojenja, koja su dizajnirana za izvođenje nekoliko faza kemijske sinteze određenog proizvoda, takozvane platforme "laboratorij na čipu". Ovi maleni spremnici s malim urezima na unutarnjoj strani mogu biti veličine od nekoliko kubnih milimetara do nekoliko kubičnih centimetara - ne više od kutije za šibicu. Međutim, oni omogućavaju krvne pretrage, miješaju mikroskopske doze tvari za stvaranje visoko učinkovitih lijekova i provođenje eksperimenata na stanicama.
Umjetnički pogled na predloženi aktivni krugnanomixing (lijevo) i radijalno odvajanje nanočestica (desno). Silicijska nanokocka uronjena u vodenu otopinu osvijetljena je kružno polariziranom laserskom zrakom koja dolazi odozgo.
Međutim, postoji jedan problem s njihovimrad: znanstvenici praktički ne kontroliraju brzinu miješanja ili, sa znanstvenog gledišta, difuziju tekućina i reagensa unutar takvih laboratorija na kristal. Znanstvenici sa Sveučilišta ITMO i njihovi kolege s Češke akademije znanosti predložili su metodu koja može pomoći u rješavanju ovog problema: odlučili su se za korištenje tzv zračenja.
Krajem 19. stoljeća britanski znanstvenik JamesSlužbenik Maxwell je sugerirao da svjetlost može vršiti pritisak na fizičke objekte. Ubrzo je to dokazao ruski znanstvenik Pjotr Lebedev. Ipak, snaga takve interakcije je vrlo mala, iu to vrijeme nitko joj nije našao primjenu. Sada postoji čitavo područje znanosti pod nazivom optomehanika koje se fokusira na ovaj fenomen, a 2018. godine Nobelova nagrada dodijeljena je profesoru Arthuru Ashkinu za njegov pionirski rad u ovom području. Svjetlo se koristi za hvatanje živih stanica i pomicanje sitnih čestica tvari. Sada se pokazalo da se iste sile mogu koristiti za miješanje tekućina.
"Naša nanoantena pretvara cirkularno polariziranu svjetlost u optički vrtlog, a svjetlosna energija rotira oko njega."
Alexander Shalin, profesor na Fakultetu fizike ITMO
Na temelju najnovijih otkrića na terenuoptomehaničari, znanstvenici iz Sankt Peterburga razvili su nanoatentenu koja se sastoji od sićušne kocke silikona veličine oko 200 nanometara. Ovaj uređaj, nevidljiv ljudskom oku, može učinkovito utjecati na svjetlost na poseban način.
Osim nanoantena, znanstvenici su također predložili uvođenjezlatne nanočestice u tekućini. Čestice zarobljene u optičkom vrtlogu počinju se okretati oko kocke silicija, djelujući kao "žlica" za miješanje reagensa. Štoviše, veličina takvog sustava je toliko mala da stotinama puta može pojačati difuziju u jednom kutu mikroreaktora, praktički bez utjecaja na ono što se događa u drugom.
“Zlato je kemijski inertnomaterijal koji slabo reagira. Također je netoksičan. Štoviše, trebali smo ga dizajnirati tako da samo nanočestice i pritisak zračenja djeluju na nanočestice tako da ih druge sile ne prisiljavaju da budu povučene prema anteni, inače bi se čestice jednostavno zalijepile za nju. Taj se učinak opaža za čestice zlata određene veličine ako sustav osvijetlimo običnim zelenim laserom. "Promatrali smo druge metale, ali za srebro, na primjer, ovaj učinak se opaža samo u ultraljubičastom rasponu, što je manje prikladno, ali može biti korisno za povećanje učinkovitosti nekih fotokemijski aktiviranih reakcija."
Adrianos Valero, jedan od glavnih autora studije
Usput, ova metoda se može koristiti ne samo zamiješanje tekućina, ali i za razvrstavanje nanočestica zlata: ako znanstvenici trebaju za pokus odabrati zlatne čestice određene veličine, na primjer, 30 nanometara. Do danas je sustav u potpunosti dizajniran i za njega je razvijen teorijski model. Izvođenje eksperimenata bit će sljedeći korak.