때때로 과학자들은 용기에서 액체를 혼합하는 과정을 제어해야 합니다.
현재 생물 학자, 화학자 및 약사마이크로 리액터는 종종 소형 플랜트에 통합되어 사용되며, 소위 "칩의 실험실"플랫폼이라는 특정 제품의 여러 단계의 화학 합성을 수행하도록 설계되었습니다. 내부에 작은 움푹 들어간 부분이있는이 작은 용기의 크기는 수 입방 밀리미터에서 수 입방 센티미터까지입니다. 그러나 그들은 혈액 검사를 허용하고 미세한 양의 물질을 혼합하여 매우 효과적인 약물을 만들고 세포에 대한 실험을 수행합니다.
제안된 능동 회로의 예술적 관점나노혼합(왼쪽)과 나노입자의 방사상 분리(오른쪽). 수용액에 담긴 실리콘 나노큐브는 위에서 나오는 원형 편광 레이저 빔에 의해 조명됩니다.
그러나 관련 문제가 하나 있습니다연구 : 과학자들은 실질적으로 혼합 속도 또는 과학적 관점에서 결정체의 그러한 실험실 내에서 액체와 시약의 확산을 제어하지 않습니다. ITMO University의 과학자들과 Czech Academy of Sciences의 동료들은이 문제를 해결하는 데 도움이되는 방법을 제안했습니다. 이른바 방사선 압력을 사용하기로 결정했습니다.
19세기 말 영국의 과학자 제임스서기 Maxwell은 빛이 물리적인 물체에 압력을 가할 수 있다고 제안했습니다. 곧 러시아 과학자 표트르 레베데프(Pyotr Lebedev)가 이를 증명했습니다. 그러나 그러한 상호 작용의 힘은 매우 작았으며 당시에는 아무도 그것을 사용하지 못했습니다. 현재 이 현상에 초점을 맞춘 광역학이라는 전체 과학 분야가 있으며, 2018년에는 이 분야의 선구적인 업적으로 아서 애쉬킨(Arthur Ashkin) 교수에게 노벨상이 수여되었습니다. 빛은 살아있는 세포를 포착하고 물질의 작은 입자를 이동시키는 데 사용됩니다. 이제 동일한 힘을 사용하여 액체를 혼합할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다.
"우리의 나노안테나는 원형 편광을 광학 소용돌이로 바꾸고, 빛 에너지는 그 주위를 회전합니다."
Alexander Shalin, ITMO 물리학 교수
해당 분야의 최신 발견을 기반으로안과 의사, 상트 페테르부르크의 과학자들은 약 200 나노 미터 크기의 작은 실리콘 큐브로 구성된 나노 안테나를 개발했습니다. 사람의 눈에는 보이지 않는이 장치는 특별한 방식으로 빛에 효과적으로 영향을 줄 수 있습니다.
나노 안테나 외에도 과학자들은액체 중의 금 나노 입자. 광학 와류에 의해 포획 된 입자는 시약의 혼합을위한 혼합 "스푼"으로서 작용하여 실리콘 큐브 주위에서 회전하기 시작한다. 더욱이, 그러한 시스템의 크기는 너무 작아서 실질적으로 다른 반응기에서 일어나는 것에 영향을 미치지 않으면 서 마이크로 반응기의 한 코너에서 수백 번 확산을 향상시킬 수있다.
"금은 화학적으로 불활성이다.거의 반응하지 않는 물질. 또한 독성이 없습니다. 더욱이, 우리는 안테나를 향해 끌어당기는 다른 힘 없이 나노입자와 방사선 압력만이 나노입자에 작용하도록 설계해야 했습니다. 그렇지 않으면 입자가 단순히 나노입자에 달라붙게 됩니다. 이 효과는 일반 녹색 레이저로 시스템을 조명하면 특정 크기의 금 입자에서 관찰됩니다. "우리는 다른 금속을 살펴보았지만 예를 들어 은의 경우 이 효과는 자외선 범위에서만 관찰되었으며 이는 덜 편리하지만 일부 광화학적으로 활성화된 반응의 효율성을 높이는 데 유용할 수 있습니다."
연구의 주요 저자 중 한 명인 Adrianos Valero
그건 그렇고,이 방법은액체를 혼합하고 금 나노 입자를 분류하기 위해 : 과학자가 실험을 위해 특정 크기 (예 : 30 나노 미터)의 금 입자를 선택해야하는 경우. 오늘날 시스템은 완전히 계산되고이를위한 이론적 모델이 개발되었습니다. 실험은 다음 단계입니다.