Kartais mokslininkams reikia kontroliuoti skysčių maišymo procesą tokiose mažose talpyklose, kad nebus įmanoma nuleisti net ploniausios adatos ar net plaukų. Tuo tarpu labai svarbu kontroliuoti molekulių difuzijos greitį vadinamuosiuose mikroreaktoriuose, norint sukurti naujus efektyvius vaistus, atlikti keletą biologinių eksperimentų ir net greitai diagnozuoti ligas. ITMO universiteto mokslininkai ir jų kolegos iš Čekijos mokslų akademijos pasiūlė problemą išspręsti naudojant šviesos energiją.
Šiandien biologai, chemikai, vaistininkai vis dažniau naudoja mikroreaktorius, dar vadinamus laboratorijomis ant lusto. Mažos talpyklos, kurių viduje yra grioveliai, yra nuo kelių kubinių milimetrų iki kelių kubinių centimetrų - ne didesnės nei degtukų dėžutė. Nepaisant to, šie maži prietaisai suteikia galimybę atlikti greitus kraujo tyrimus, maišyti mikroskopines medžiagų dozes, kad būtų gauti labai veiksmingi vaistai, ir atlikti eksperimentus su ląstelėmis.
- „Salik.biz“
Tačiau dirbant su mikroreaktoriais iškyla vienas sunkumas: mokslininkai praktiškai negali įtakoti sumaišymo greičio arba, moksliniu požiūriu, skysčių ir reagentų, patenkančių į tokią laboratoriją, difuzijai mikroschemoje. ITMO universiteto mokslininkai kartu su kolegomis iš Čekijos pasiūlė metodiką, leidžiančią išspręsti šią problemą. Jie nusprendė naudoti vadinamąjį lengvą slėgį skysčiams maišyti.
19-ojo amžiaus pabaigoje britų mokslininkas Jamesas Maxwellas iškėlė mintį, kad šviesa gali daryti spaudimą fiziniams objektams. Netrukus Rusijos mokslininkas Piotras Lebedevas tai parodė praktiškai. Tačiau šio slėgio jėga yra labai maža, ir tais laikais jis nebuvo naudojamas. Dabar šia sritimi užsiima visa fizikos šaka - optomechanika (kurios plėtrai 2018 m. Nobelio premiją gavo profesorius Arthuras Ashkinas). Šviesos pagalba jie sugauna gyvas ląsteles, juda mažiausiomis materijos dalelėmis ir, kaip paaiškėjo, tas pačias jėgas galima panaudoti skysčiams maišyti. Mokslininkų darbai paskelbti žurnale „Advanced Science“.
Remdamiesi naujausiais optomechanikos pasiekimais, mokslininkai iš Sankt Peterburgo sukūrė nanoanteną, kuri yra mažas, maždaug dviejų šimtų nanometrų dydžio silicio kubas. Šis akims nematomas prietaisas sugeba valdyti į jį sklindančią šviesos bangą. "Mūsų nanoantena paverčia apskrito poliarizuotą šviesą optiniu sūkuriu", - aiškina ITMO Novy Phystech universiteto profesorius Aleksandras Shalinas. "Šviesos energija sukasi aplink ją".
Be nanoantenų, mokslininkai pasiūlė į skystį paleisti tam tikrą kiekį aukso nanodalelių. Dalelės, užfiksuotos optiniu sūkuriu, pradeda suktis aplink silicio kubą ir tokiu būdu veikia kaip „šaukštas“reagentams maišyti. Be to, šios sistemos dydis yra toks mažas, kad ji gali šimteriopai padidinti difuziją viename mikroreaktoriaus gale, praktiškai nepaveikdama to, kas vyksta kitame.
„Auksas yra chemiškai inertiška medžiaga, kuri nereaguoja gerai“, - sako bendraautoris Adria Canos Valero, „jis taip pat nėra toksiškas. Be to, mes turėjome užtikrinti, kad nanodalelėms veiktų tik sukimosi jėgos ir radiacijos slėgis, bet ne patrauklumas nanodalelėms, kitaip dalelės tiesiog priliptų prie jos. Šis poveikis pastebimas tam tikro dydžio aukso dalelėms, jei sistemoje šviečia paprastas žalias lazeris. Mes svarstėme apie kitus metalus, tačiau, pavyzdžiui, sidabrui šis poveikis pastebimas tik ultravioletiniame spektre, o tai yra mažiau patogu “.
Medžiagą pateikė ITMO universiteto spaudos tarnyba
Reklaminis vaizdo įrašas:
Vasilijus Makarovas