На кону: наблюдаем, как наночастицы принимают форму

Жидкие структуры — жидкие капли, которые сохраняют определенную форму — полезны для множества применений, от пищевой промышленности до косметики, медицины и даже добычи нефти, но исследователи еще не раскрыли весь потенциал этих захватывающих новых материалов, потому что много известно о том, как они образуются.


Теперь исследовательская группа, возглавляемая лабораторией Беркли, в реальном времени сняла видео с высоким разрешением жидких структур, принимающих форму наночастиц поверхностно-активных веществ (НПВ) — мылообразных частиц размером всего миллиардные доли метра — плотно слипшихся друг с другом. сторона, чтобы сформировать твердый слой на границе раздела между маслом и водой.

Их выводы, недавно опубликованные на обложке Достижения науки, может помочь исследователям лучше оптимизировать жидкие структуры для продвижения новых биомедицинских приложений, таких как реконфигурируемая для открытия лекарств и полностью жидкостная робототехника для адресной доставки лекарств от рака.

В экспериментах под руководством соавтора Пола Эшби, штатного сотрудника отделения молекулярной литейной и материаловедения лаборатории Беркли, и Ю Чай, бывшего научного сотрудника группы Эшби, который сейчас является доцентом Городского университета Гонконга, Исследователи использовали специальную технику визуализации, называемую атомно-силовой микроскопией (АСМ), чтобы сделать первые в реальном времени видеоролики о том, как NPS сгущаются вместе и застревают на границе раздела нефть-вода, что является критическим шагом в закреплении жидкости в определенной форме.

В фильмах исследователей представлен портрет интерфейса NPS с беспрецедентной детализацией, включая размер каждого NPS, состоит ли из одного или нескольких слоев, и сколько времени с точностью до секунды прошло для каждого NPS, к которому нужно прикрепиться. и поселиться в интерфейсе.

Впечатляющие изображения АСМ также показали угол, под которым NPS «сидит» на границе раздела — неожиданный результат. «Мы были удивлены грубостью интерфейсов», — сказал Эшби. «Мы всегда рисовали иллюстрации однородной границы раздела с наночастицами, прикрепленными под одним и тем же углом смачивания, но в нашем текущем исследовании мы обнаружили, что на самом деле существует много вариантов».

Большинство инструментов наноразмерной визуализации могут исследовать только неподвижные образцы, которые являются сухими или замороженными. За последние пару десятилетий Эшби сосредоточил свои исследования на разработке уникальных возможностей АСМ, которые позволяют пользователю управлять наконечником зонда, чтобы он мягко взаимодействовал с быстро движущимися образцами, такими как NPS в текущем исследовании, не касаясь подлежащей жидкости. — трудный подвиг.

«Визуализация жидкой структуры в наномасштабе и наблюдение за движением наночастиц в жидкости в реальном времени с помощью зонда АСМ — это было бы невозможно без обширного опыта Пола», — сказал соавтор Томас Рассел, приглашенный научный сотрудник факультета и профессор науки и инженерии полимеров из Массачусетского университета, который возглавляет программу Adaptive Interfacial Assemblies Towards Structuring Liquids в отделе материаловедения лаборатории Беркли. «Подобные возможности недоступны больше нигде, кроме Молекулярной литейной».

Затем исследователи планируют изучить влияние самодвижущихся частиц в жидких структурах NPS.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments