Ученые научились перемешивать жидкости в малых объемах с помощью света
Метод перемешивания жидкостей в малых емкостях с помощью света и частиц золота разработали ученые из Санкт-Петербурга и Чехии, 4 мая сообщила пресс-служба Университета ИТМО.
Новый метод контроля перемешивания жидкостей предложен учеными Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий механики и оптики (ИТМО) и их коллегами из Академии наук Чехии.
В настоящее время, сообщают исследователи, биологи, химики и фармацевты широко используют в научных и практических целях маленькие емкости, называемые микрореакторами. Микрореакторы — это «крошечные контейнеры» размером от нескольких кубических миллиметров до нескольких кубических сантиметров, разъясняют ученые вуза.
Для разработки новых лекарств, проведения биологических опытов, а также диагностики заболеваний важно контролировать процесс перемешивания жидкостей и скорость диффузии молекул, отмечают ученые.
«Нам важно контролировать скорость диффузии, причем не только общую скорость внутри емкости, но и в каждом конкретном месте, чтобы, например, в одном участке нашей емкости процесс шел быстрее, а в каком-то другом — медленнее», — поясняет профессор Университета ИТМО Александр Шалин.
Для решения этой важной современной задачи ученые ИТМО и Академии Чехии решили использовать для перемешивания жидкостей световое давление. Ученые Петербурга разработали наноантенну — куб кремния размером несколько нанометров. Эта антенна управляет световой волной, которая на нее попадает.
Профессор Александр Шалин, объясняя принцип работы наноантенны, говорит, что она «превращает свет круговой поляризации в оптический вихрь». Однако энергии фотонов недостаточно для перемешивания жидкостей, и поэтому ученые решили поместить в среду наночастицы золота.
Оптический вихрь захватывает частицы золота, они начинают крутиться вокруг кубика кремния (наноантенны). Таким образом, золото выступает в качестве «„ложечки“ для перемешивания реактивов», говорят ученые, описывая свой метод.
Выбор частиц золота в качестве «„ложечки“ для перемешивания» не случаен. «Золото — это химически инертный материал, который плохо вступает в реакции, также он не токсичен», — поясняет первый автор работы, аспирант Университета ИТМО Адриа Канос Валеро.
Разработанный метод позволяет создать такую малую систему, которая может позволить ученым усилить диффузию в одном месте жидкости в несколько десятков раз и практически не влиять на то, что происходит в других частях среды. На сегодня система прошла теоретическую стадию разработки, ученые готовятся к опытам, говорится в сообщении ИТМО.
Также отмечается, что разработанный принцип перемешивания жидкостей можно использовать и для сортировки наночастиц золота. Метод позволяет отобрать для опытов одинаковый размер частиц золота в несколько нанометров.
