27.05.2020
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.
3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

3 декабря
Алиса Гаджиева

У погибшего почти 70 миллионов лет назад хищника была трудная жизнь: помимо обычного набора проблем, таких как схватки с сородичами, он страдал от зубной боли.

Позавчера, 15:24
Мария Осетрова

Две международные исследовательские группы опубликовали в журнале Science новые методы детекции инфракрасного света: для этого обе группы предлагают сначала сместить спектр излучения в видимую область. Это позволит разработать недорогие способы обнаружения загрязнений, отслеживания раковых заболеваний, проверки газовых смесей и дистанционного зондирования внешней Вселенной.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

2 декабря
Василий Парфенов

Пару недель назад Международная космическая станция разменяла 23-й год своего существования на орбите. И хотя далеко не все ее модули насчитывают и десяти лет эксплуатации, конструкция в целом давно вызывает опасения в надежности. В числе прочего американскую сторону особо волнуют недавние неполадки в российском сегменте. Их считают предвестником серьезного препятствия человеческой экспансии в космос — когда мы лишимся важнейшего форпоста на орбите Земли, а замены ему еще не появится.

1 декабря
Мария Азарова

Более низкие уровни интерлейкина-6 — маркера системного воспаления — выявили у людей, которые считали, что готовы предоставлять больше поддержки окружающим, чем получать взамен.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: