Эффект Магнуса в электрическом поле сделал возможным селективное разделение наночастиц — Naked Science
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.
Вчера, 20:57
Илья Ведмеденко

По словам космонавта Олега Новицкого, на новом российском модуле «Наука» незапланированно включились двигатели.

Вчера, 18:47
Мария Азарова

Антитела, вырабатываемые организмом в ответ на коронавирус, активируют повышенную функцию тромбоцитов. Это может вызывать смертельные тромбы у пациентов с тяжелой формой болезни. Авторы нового исследования предложили решение проблемы.

Вчера, 21:07
Василий Парфенов

Космическая сказка-эпопея «Звездные войны» после своего появления более 40 лет назад стала не только уникальным культурным феноменом, но и любопытным пророчеством в области астрономии. Только в начале XXI века ученые нашли несколько экзопланет, находящихся в системах двойных звезд, совсем как Татуин, где родился Энакин Скайуокер. Правда, до недавнего времени механизм возникновения таких массивных объектов оставался загадкой — ведь одно из светил должно было буквально разбрасывать вещество протопланетного диска, не давая планетезималям в нем формироваться.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: