Din când în când, oamenii de știință trebuie să controleze atât de mult procesul de amestecare a lichidelor din vase
În prezent biologi, chimiști și farmaciștimicroreactorii sunt adesea folosiți, adesea integrați în plante în miniatură, care sunt proiectate pentru a efectua mai multe etape de sinteză chimică a unui anumit produs, așa-numitele platforme „laborator pe chip”. Aceste containere minuscule cu mici indentări pe interior pot varia ca mărime de la câțiva milimetri cubi la câțiva centimetri cubi - nu mai mult decât o cutie de chibrituri. Cu toate acestea, permit testele de sânge, amestecă doze microscopice de substanțe pentru a crea medicamente extrem de eficiente și efectuează experimente pe celule.
Vedere artistică a schemei propuse de nanomixare activă (stânga) și separare radială a nanoparticulelor (dreapta).Un nanocub de siliciu scufundat într-o soluție apoasă este iluminat de un fascicul laser polarizat circular care vine de sus.
Cu toate acestea, există o problemă cu acestealucru: oamenii de știință practic nu controlează viteza de amestecare sau, din punct de vedere științific, difuzarea lichidelor și a reactivilor din astfel de laboratoare pe un cristal. Oamenii de știință de la ITMO și colegii lor de la Academia Cehă de Științe au propus o metodă care poate ajuta la rezolvarea acestei probleme: au decis să utilizeze așa-numita presiune de radiație.
Încă de la sfârșitul secolului al 19-lea, omul de știință britanic James Clerk Maxwell a propus acea luminăÎn curând, omul de știință rus Petru cel MareCu toate acestea, puterea unei astfel de interacțiuni este foarte mică și, la momentul respectiv, nimeni nu a găsit o utilizare pentru aceasta.În prezent, există un întreg domeniu al științei numit optomecanică care se concentrează asupra acestui fenomen, iar în 2018, Premiul Nobel a fost acordat profesorului Arthur Ashkin pentru munca sa de pionierat în acest domeniu.Lumina este folosită pentru a prinde celulele vii și pentru a muta particule minuscule de substanțe.Acum se pare că aceleași forțe pot fi folosite pentru a amesteca lichide.
"Nanoantena noastră transformă lumina polarizată circular într-un vortex optic, iar energia luminii se rotește în jurul ei".
Alexander Shalin, profesor, Facultatea de Fizică, Universitatea ITMO
Pe baza ultimelor descoperiri din domeniuoptomecanisti, oamenii de stiinta din Sankt Petersburg au dezvoltat o nanoantena formata dintr-un mic cub de siliciu cu o dimensiune de aproximativ 200 nanometri. Acest dispozitiv, invizibil pentru ochiul uman, poate afecta efectiv lumina într-un mod special.
În plus față de nanoantene, oamenii de știință au propus și introducereananoparticule de aur în lichid. Particulele captate de vortexul optic încep să se rotească în jurul cubului de siliciu, acționând ca o „lingură” de amestecare a reactivilor. Mai mult, dimensiunea unui astfel de sistem este atât de mică încât poate spori difuzarea într-un colț al microreactorului de sute de ori, practic fără a afecta ceea ce se întâmplă în celălalt.
"Aurul este un material inert chimic care reacționează puțin.Mai mult, a trebuit să-l proiectăm astfel încât doar nanoparticulele și presiunea radiației să acționeze asupra nanoparticulelor, astfel încât alte forțe să nu le facă să fie trase spre antenă, altfel particulele s-ar lipi de ea.Acest efect este observat pentru particulele de aur de o anumită dimensiune dacă iluminăm sistemul cu un laser verde convențional.Ne-am uitat la utilizarea altor metale, dar pentru argint, de exemplu, acest efectse observă numai în gama ultravioletă, ceea ce este mai puțin convenabil, dar poatesă fie utile pentru îmbunătățirea eficienței unor reacții activate fotochimic."
Adrianos Valero, unul dintre principalii autori ai studiului
Apropo, această metodă poate fi folosită nu numai pentruamestecarea lichidelor, dar și pentru sortarea nanoparticulelor de aur: dacă oamenii de știință trebuie să aleagă particule de aur de o anumită dimensiune, de exemplu, 30 de nanometri, pentru experiment. Până în prezent, sistemul este proiectat complet și pentru el a fost elaborat un model teoretic. Efectuarea experimentelor va fi următorul pas.