Ассоциация государственных научных центров "НАУКА"
Ассоциация государственных научных центров "НАУКА"
Нидерландские физики разработали технологию, которая позволяет превращать коллоидный раствор, взвесь из мельчайших твердых частиц, в микроскопические "футбольные мячи" с заданными размерами, наполнением и свойствами, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Считается, что наноматериалы и наночастицы могут совершить революцию в металлургии, легкой и тяжелой промышленности. Их применение и изготовление затрудняется тем, что частицы одинаковой формы и свойств крайне сложно изготовить из-за невысокой точности приборов.
Группа физиков под руководством Альваро Марина (Alvaro Marin) из университета Твенте в городе Энсхеде (Нидерланды) смогла обойти эти ограничения, разработав методику превращения коллоидного раствора в набор из сферических наночастиц с заданной структурой и свойствами.
Ключевым компонентом этой технологии является специальный лоток для высушивания раствора. Он представляет собой пластину из супергидрофобного материала, не позволяющего каплям воды расплыться по лотку. Его поверхность представляет собой "лес" из маленьких столбиков, которые поддерживают высыхающие капли и не дают им рассыпаться при полном испарении воды.
Футбольные наномячи были получены следующим образом. Коллоидный раствор из воды и микрометровых частиц полистирола физики нанесли на поверхность лотка в виде небольших капель. Размер этих капель определяется диаметром "мячей" и концентрацией полимера в растворе.
Затем ученые оставили лоток на открытом воздухе, и за 45 минут вода испарилась из капель. По мере высыхания капли не деформировались и не образовывали характерные "кофейные пятна" благодаря гидрофобной поверхности и структуре дна лотка.
Когда вода полностью испарилась, остались небольшие сферы из множества частиц полистирола, поверхность которых состояла из шестиугольных сегментов, похожих на рисунок на футбольном мяче. Марин и его коллеги отделили несколько из них от поверхности лотка, разрезали и изучили их структуру. Оказалось, что наномячи не содержали пустот, обладали высокой механической прочностью и стабильностью.
Убедившись в работоспособности технологии, физики приспособили ее для изготовления наносфер с произвольными размерами и свойствами. Для этого они проследили, как меняются свойства частиц при изменении концентрации полистирола и размеров исходных капель, и разработали набор формул, позволяющих изготовлять частицы с нужными параметрами.
Физики полагают, что такие наномячи могут быть использованы для самых разнообразных целей в промышленности, медицине, науке и других сферах общественной жизни. Предсказуемая форма и структура таких частиц, вместе с легкостью изготовления, наделяет их привлекательными свойствами в глазах промышленников и ученых.