мъПрофессор физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова, заведующая лабораторией в ИФХЭ РАН Ольга Виноградова и младший научный сотрудник её группы Салим Мадуар в составе международного коллектива ученых предложили новый метод управления микрочастицами на твёрдой поверхности в водной среде. Исследование опубликовано в Scientific Reports — журнале Nature Publishing Group.
Строение фоточувствительного ПАВ и пошаговые снимки движения суспензии микрочастиц под действием ультрафиолетового лазера. Источник: Тарас МолотилинУченые МГУ в составе международной группы предложили метод, основанный на добавлении к воде фоточувствительного поверхностно-активного вещества (ПАВ), освещение которого лазером приводит к созданию быстрых течений воды, увлекающих частицы. Это позволяет манипулировать скоплениями частиц, например очищать поверхности от посторонних загрязнений без риска повреждения, а также, наоборот, создавать на поверхности упорядоченные массивы микро- и наночастиц нужной формы и размера.
Ключевым компонентом предложенного метода стал фоточувствительный ПАВ, который под действием света определенной длины волны способен менять свою конформацию: в одном состоянии ПАВ напоминает палочку, а в другом — галочку. Если на раствор такого ПАВ посветить лазером, то молекулы, попавшие в световое пятно, поменяют конформацию, а в системе появится перепад концентрации «палочек» и «галочек»
Физики-теоретики из Москвы объяснили, что возникающий перепад концентраций вблизи заряженной твердой поверхности приводит к возникновению необычного эффекта: диффузио-осмотического течения воды. Эффект заключается в том, что маленькие частицы, лежащие на поверхности, увлекаются жидкостью и двигаются вместе с ней. Авторы работы показали, что, правильно подобрав длину волны лазера, можно заставлять частицы двигаться в нужном направлении: выталкивать их из освещенного пятна или же, наоборот, стягивать к его центру. Систему удалось описать теоретически, что позволило найти оптимальные режимы, при которых скорость жидкости максимальна. Оказалось, что диффузио-осмотическое течение очень чувствительно к тому, соленая вода в системе или пресная: в первом случае скорость может упасть в несколько раз.
Благодаря наличию разных режимов течения, можно «рисовать» лазером прямо по суспензии частиц. Источник: Тарас МолотилинНесмотря на то, что изначально целью нового метода была очистка деликатных поверхностей, таких как полупроводниковые кристаллы для микроэлектроники, ученые нашли несколько других необычных приложений. Например, перемещая пятно лазера, можно «рисовать» на поверхности, так как за лазером будет оставаться видимый след с большей или, наоборот, меньшей концентрацией микрочастиц.