Российско-германская исследовательская команда, куда входит Ольга Виноградова, профессор физфака МГУ, описала новый метод управления микрочастицами на твердой поверхности в водной среде. Метод основан на добавлении к воде фоточувствительного поверхностно-активного вещества (ПАВ), освещение которого лазером приводит к созданию быстрых течений воды, увлекающих частицы. Статья опубликована в журнале Scientific Reports.
Под действием света определенной длины волны ПАВ способно менять свою конформацию: в одном состоянии оно 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 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.
Ученые нашли несколько практических приложений для нового метода. Например, можно очищать поверхности от посторонних загрязнений без риска повреждения — например, такие деликатные поверхности, как полупроводниковые кристаллы для микроэлектроники. А также можно создавать на поверхности упорядоченные массивы микро- и наночастиц нужной формы и размера.
[Изображение: Благодаря наличию разных режимов течения, можно «рисовать» лазером прямо по суспензии частиц / Тарас Молотилин, МГУ имени М.В. Ломоносова]
[Публикация подготовлена Центром популяризации научных знаний МГУ им. М.В. Ломоносова]
