Эффект Магнуса в электрическом поле сделал возможным селективное разделение наночастиц — Naked Science
6 минут
София Жаботинская

Эффект Магнуса в электрическом поле сделал возможным селективное разделение наночастиц

6.3

Необычное явление открыли два американских ученых в процессе тестирования программы, которая моделирует взаимодействия частиц в микроскопических масштабах.

Явление открыли почти случайно
Явление открыли почти случайно / © Z. Sherman & J.Swan, Physical Review Letters, 2020

Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) разработали способ управления суспендированными наночастицами. Очень простой подход, который требует всего лишь приложения к суспензии электрического поля, может найти применение в промышленности или медицине. Статья об этом опубликована в издании Physical Review Letters.

Работа исследователей основана на электрокинетической версии явления, известного как эффект Магнуса. Это феномен, который часто возникает при обтекании вращающегося тела потоком газа или жидкости: на тело начинает воздействовать сила, перпендикулярная движению потока.

Эффект Магнуса работает в макроскопических масштабах, то есть на объектах, которые легко различимы невооруженным глазом. Явление, открытое специалистами MIT, возникает под действием электрического поля и дает возможность управлять микроскопическими частицами.

Эффект Магнуса на примере полета вращающегося баскетбольного мяча / © Youtube — Veritasium

Открытие стало неожиданностью для его авторов — Захари Шермана и Джеймса Свона. Ученые обнаружили его, когда тестировали программное обеспечение для моделирования взаимодействий наночастиц. Поместив такие частицы в жидкий электролит, исследователи решили проверить, как их программа покажет ионную кластеризацию — явление, при котором ионы электролита группируются вокруг частиц наноматериала.

Поместив раствор в электрическое поле, Шерман и Свон ожидали, что наночастицы будут двигаться вдоль силовых линий этого поля: такое электрокинетическое явление называется электрофорезом. «Но потом мы увидели эту забавную вещь, — говорит Шерман. — Если поле было достаточно сильным, то какое-то время шел нормальный электрофорез, но затем коллоидные частицы самопроизвольно начинали вращаться. <…> Это довольно странно, потому что вы прикладываете силу в одном направлении, а частицы начинают перемещаться ортогонально к ней».

Положительно (красный цвет) и отрицательно (синий цвет) заряженные ионы группируются вокруг наночастиц / © Z. Sherman & J. Swan, Physical Review Letters, 2020

Поскольку сила, возникающая в этом случае, направлена перпендикулярно линиям электрического поля, эффект можно использовать для создания движения частиц в микротрубках, разместив электроды вверху и внизу. В «классическом» электрофорезе частицы просто движутся в направлении электродов и в итоге оседают на них, а при способе, описанном выше, частицы будут непрерывно волнообразно двигаться по каналу.

Эффект, обнаруженный Своном и Шерманом, можно использовать для селективного разделения частиц, создания лекарств направленного действия или же для тонкого управления сложными химическими реакциями (например, для доставки катализатора в нужное место или вывода побочных продуктов синтеза). Также, по словам авторов исследования, эффект работает для широкого спектра размеров и материалов наночастиц.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 09:41
4 минуты
Сергей Васильев

Каждый год на поверхность планеты оседают более 5000 тонн мелких частиц от комет и астероидов — на порядки больше, чем приносят падающие массивные метеориты.

Позавчера, 14:25
6 минут
Сколтех

Четыре спутника формата кубсат образуют на орбите тетраэдр, обмениваются информацией и с помощью специальных алгоритмов интерполяции создают локальные карты измеряемых физических величин в реальном времени. В своем исследовании ученые Сколтеха продемонстрировали пример с измерением магнитного поля Земли, информация о котором может быть использована в системах ориентации других спутников.

Позавчера, 10:57
8 минут
ЮФУ

Ученые ЮФУ исследовали вспышки светимости молодых протозвезд, которые, по некоторым данным, случались и на ранних стадиях формирования Солнца. Показано, что структура и кинематика протопланетных дисков для каждого механизма вспышки имеют свои особенности.

Вчера, 10:28
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Австралии узнали, на протяжении какого периода времени сохраняется эффект эйфории после употребления марихуаны. Это необходимо, например, для более эффективного применения лекарств на основе каннабиса или понимания того, сколько времени необходимо, чтобы сесть за руль.

8 апреля
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

11 апреля
7 минут
Александр Речкин

12 апреля исполняется 60 лет со дня первого полета человека в космос. В 1961 году советский космонавт Юрий Гагарин на космическом корабле стартовал с космодрома Байконур и впервые в мире совершил орбитальный облет Земли. Полет в околоземном космическом пространстве продлился один час и 48 минут, после чего Гагарин успешно приземлился.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: