Zaman zaman bilim adamlarının kaplardaki sıvıları karıştırma sürecini kontrol etmeleri gerekiyor.
Şu anda biyologlar, kimyagerler ve eczacılarmikro reaktörler sıklıkla kullanılır, genellikle “çip üzerinde laboratuvar” platformları olarak adlandırılan belirli bir ürünün kimyasal sentezinin birkaç aşamasını gerçekleştirmek için tasarlanmış minyatür tesislere entegre edilir. İç kısımda küçük girintilere sahip bu küçük kapların boyutları birkaç santimetre küp ila birkaç santimetre küp arasında değişebilir - bir kibrit kutusundan daha fazla değil. Bununla birlikte, kan testlerine izin verir, mikroskopik dozlarda maddelerin yüksek etkili ilaçlar oluşturmak ve hücreler üzerinde deneyler yapmak için karıştırırlar.
Önerilen aktif devrenin sanatsal görünümünanokarışım (solda) ve nanopartiküllerin radyal ayrılması (sağda). Sulu bir çözeltiye batırılmış bir silikon nanoküp, yukarıdan gelen dairesel polarize bir lazer ışınıyla aydınlatılır.
Ancak, bir sorun var.iş: bilim adamları pratik olarak karıştırma hızını veya bilimsel bir bakış açısıyla, bu tür laboratuvarların içindeki sıvıların ve reaktiflerin bir kristal üzerinde difüzyonunu kontrol etmezler. ITMO Üniversitesi'nden bilim adamları ve Çek Bilimler Akademisi'nden meslektaşları bu sorunun çözülmesine yardımcı olabilecek bir yöntem önerdiler: radyasyon baskısını kullanmaya karar verdiler.
19. yüzyılın sonlarında İngiliz bilim adamı JamesKatip Maxwell, ışığın fiziksel nesneler üzerinde baskı oluşturabileceğini öne sürdü. Çok geçmeden Rus bilim adamı Pyotr Lebedev bunu kanıtladı. Ancak böyle bir etkileşimin gücü çok küçüktür ve o dönemde kimse bundan faydalanamamıştır. Artık bu olguya odaklanan, optomekanik adı verilen bütün bir bilim alanı var ve 2018'de Nobel Ödülü, bu alandaki öncü çalışmalarından dolayı Profesör Arthur Ashkin'e verildi. Işık, canlı hücreleri yakalamak ve küçük madde parçacıklarını hareket ettirmek için kullanılır. Şimdi aynı kuvvetlerin sıvıları karıştırmak için de kullanılabileceği ortaya çıktı.
"Nanoantenimiz dairesel polarize ışığı optik bir girdaba dönüştürüyor ve ışık enerjisi onun etrafında dönüyor."
Alexander Shalin, ITMO Fizik Fakültesi profesörü
Alandaki en son keşiflere dayanarakOptomekanik, St.Petersburg'dan bilim adamları, yaklaşık 200 nanometre büyüklüğünde küçük bir silikon küpten oluşan bir nanoantenna geliştirdiler. İnsan gözü tarafından görülemeyen bu cihaz, ışığı özel bir şekilde etkili bir şekilde etkileyebilir.
Nanoantennas'a ek olarak, bilim adamları ayrıcaaltın nanoparçacıklar. Optik girdap tarafından yakalanan parçacıklar, silikon küp etrafında dönmeye başlar ve reaktifleri karıştırmak için bir karıştırma “kaşığı” görevi görür. Dahası, böyle bir sistemin boyutu o kadar küçüktür ki, pratikte diğerinde olanları etkilemeden, mikro reaktörün bir köşesinde yüzlerce kez difüzyonu artırabilir.
«Золото является химически инертным материалом, который мало реагирует. Это также не токсично. Более того, нам было необходимо спроектировать его так, чтобы только наночастицы и радиационное давление воздействовали на наночастицы так, чтобы другие силы не заставляли их тянуться к антенне, иначе частицы просто прилипли бы к нему. Этот эффект наблюдается для частиц золота определенного размера, если мы освещаем систему обычным зеленым лазером. Мы рассмотрели использование других металлов, но для серебра, например, такой эффект наблюдается только в ультрафиолетовом диапазоне, который менее удобен, но может быть полезен для повышения эффективности некоторых фотохимически активированных реакций».
Адрианос Валеро, один из основных авторов исследования
Bu arada, bu yöntem sadecesıvıları karıştırmakla kalmaz, aynı zamanda altın nanoparçacıklarını sıralamak için: bilim adamlarının deney için belirli bir boyutta, örneğin 30 nanometre gibi altın parçacıkları seçmeleri gerekiyorsa. Bugüne kadar, sistem tamamen tasarlanmış ve bunun için teorik bir model geliştirilmiştir. Deneylerin yapılması bir sonraki adım olacaktır.