Znanstveniki "stisnejo" nanokristale v tekoči kapljici v trdno stanje - in spet nazaj

Slovenski znanstveniki na sledi učinkovitemu ciljanemu škropivu (Junij 2019).

Anonim

Ekipa, ki so jo vodili znanstveniki na ameriškem Ministrstvu za energetiko (National Laboratory, Lawrence Berkeley, ZDA) (Berkeley Lab), je našla način, kako se likvidna država obnaša bolj kot trdna in nato obrne proces.

Postavili so kapljico tekočine, ki vsebuje nanokristale železovega oksida, v oljno tekočino, ki vsebuje drobne polimerne pramene.

Ugotovili so, da lahko kemični dodatek v kapljici tekmuje s polimerom, podobnim majhnim vlačilcem nanodelcev na vojni, na presečišču tekočin.

Lahko so povzročili, da so nanodelci, ki so bili sestavljeni tukaj v marmelado, naredili, da delujejo kot trdna snov, nato pa da se unjamijo in se vrnejo v tekoče stanje s konkurenčnim potisnim vlekom delovanja polimera in dodatka.

"Sposobnost premikanja med temi zataknjenimi in nerazdruženimi državami ima posledice za razvoj vse tekoče elektronike ter za interakcijo s celicami in nadzorovanjem celičnih funkcij, " je povedal Tom Russell iz oddelka za znanost o materialih Berkeley Lab, ki je vodil študijo z Brett Helmsom, znanstveni delavec v molekularni livarski industriji Berkeley Lab. Molekularna livarna je DOE Office za uporabniško tehnologijo, ki je specializirana za raziskave nanoznanosti.

"Lahko smo opazovali te kapljice v teh faznih transformacijah v realnem času, " je dejal Helms. "Glej, je prepričanje. Iščemo mehanske lastnosti 2-D tekočine in 2-D trdne snovi." Rezultati so bili objavljeni na spletu 3. avgusta v Science Advances.

To gibanje med obema državama sta gledala preprosto s pogledom na spremembe v obliki kapljice. Spremembe zagotavljajo informacije o napetosti na površini kapljice, kot je opazovanje površine napihljivega ali deflacioniranega balona.

Uporabili so atomski sijajni mikroskop, ki deluje kot majhna snemalna igla za premikanje po površini kapljice za merjenje svojih mehanskih lastnosti.

Najnovejša študija temelji na prejšnjih raziskavah Russella in Helmsa, ki obiskujejo raziskovalce in druge v oddelku za znanosti o materialih Berkeley Lab in na molekularnem livarstvu, da bi oblikovali kompleksne, vse tekoče 3-D strukture z vbrizgavanjem niti iz vode v silikonsko olje.

Medtem ko spreminjanje tekočih stanja v trdna stanja običajno vključuje spremembe temperature, so v tej najnovejši študiji namesto tega raziskovalci uvedli kemično spojino, znano kot ligand, ki natančno povezuje površino nanodelcev.

"Dokazali smo ne le, da bi lahko odvzeli te 2-D materiale in pretrpeli ta prehod iz trdne snovi v tekočino, temveč tudi nadzorovali hitrost, s katero se to zgodi z uporabo liganda pri določeni koncentraciji", je dejal Helms.

Pri višjih koncentracijah liganda se je obseg nanokristalov hitreje sproščal iz zagozdenega stanja v nepojasnjeno stanje.

Raziskovalci so ugotovili tudi, da lahko z uporabo magnetnega polja manipulirajo lastnosti tekočinskih kapljic v oljni raztopini - polje lahko deformira kapljico tako, da na primer pritegne nanokristale, ki vsebujejo železo, in spremenijo napetost na površini kapljic.

Iskanje novih načinov za nadzorovanje tovrstnih sistemov z vsemi tekočinami bi lahko bilo koristno za interakcijo z živimi sistemi, je dejal Helms, kot so celice ali bakterije.

"V bistvu bi lahko imeli možnost komuniciranja z njimi - premikate jih, kamor želite iti, ali premakniti elektrone ali ione z njimi, " je dejal Russell. "Dostop do tega je preprost vnos je vrednost tega."

Študija je koristna tudi za prikaz osnovnih kemičnih in mehanskih lastnosti nanokristalov.

Helms je opozoril, da mora preprostost najnovejše študije pomagati drugim, da se naučijo in nadgrajujejo raziskave. "Tukaj nismo uporabili nič zapletenega, naš cilj je pokazati, da kdo to lahko naredi. Omogoča pameten vpogled v nanokemijo na vmesnikih. Prav tako nam pokaže, da so lahko kemični sistemi zasnovani s prilagojenimi strukturami in lastnostmi v časovni domeni kot tako kot v prostorski domeni. "

Prihodnje raziskave bi se lahko osredotočile na to, kako naj miniaturirajo tekoče strukture za biološke aplikacije ali za uporabo v energiji v 2-D materialih, je dejal Russell.

"Lepota v tem delu je manipulacija nanosnih elementov, ki so le milijardi palca po velikosti, v večje konstrukte, ki se odzivajo in prilagajajo njihovemu okolju ali specifičnim sprožilcem", je dejal.

menu
menu