Сингапурские ученые разработали способ получения крошечных частиц с уникальными свойствами и характеристиками, благодаря чему они могут найти применение в самых разных областях науки. Исследователи применили методы, изобретенные в Китае тысячи лет назад, — шиповое соединение и комбинаторику танграм.
Шиповое соединение / © Vitanes
Сохранить структурную сложность, точность размеров и в то же время целостность микрочастиц традиционными методами крайне сложно, а именно этого требуют современная микроэлектроника, медицина и фармацевтика, производства микрокомпонентов. Группа ученых из Наньянского технологического университета (Сингапур) взялась усовершенствовать процесс, выбрав, во-первых, исключительный по твердости и устойчивости к высоким температурам и химикатам материал, а во-вторых — способ соединения.
Взяв за основу керамику, химики синтезировали частицы в микрофлюидном реакторе. При этом каждая конструировалась так, чтобы соответствовать соседней. Принцип первой технологии повторяет крепеж шип-паз, с помощью которого плотники еще в Древнем Китае прочно закрепляли дома и мебель без единого гвоздя. До сих пор этот простой и проверенный вид монтажа встречается при укладке паркета.
Соответствие выпуклых и повторяющих их форму вогнутых деталей надежно соединяло деревянные конструкции любой формы, даже в виде лепестков. В исследовании, в частности, использовали такие формы в поперечном сечении, как десятизубчатые шестерни, треугольники, шестиугольники, трапеции.
Второй метод ученых из Сингапура заключается в «скользящей сборке», то есть стыковке микрочастиц единой формы (квадратная, звездообразная), как в китайской головоломке танграм. Она, как правило, состоит из семи плоских геометрических фигур, или танов, складывающихся определенным образом для получения более сложной фигуры. Оба способа продемонстрировали высочайшую эффективность: сохраняемость и точность формы микроструктур при диаметре (200 микрометров) чуть больше человеческого волоса (до 80 микрометров).
Опробованные методы позволят в 10 раз быстрее производить микрочастицы и контролировать их параметры. Такой подход, кроме того, удешевит процесс, поскольку не требует работы на громоздком и дорогостоящем оборудовании.
О результатах эксперимента сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
