Теперь исследовательская группа, возглавляемая лабораторией Беркли, в режиме реального времени сняла видео с высоким разрешением жидких структур, принимающих форму наночастиц поверхностно-активных веществ (НПВ) – мылообразных частиц размером всего миллиардные доли метра – плотно слипшихся друг с другом. сторона, чтобы сформировать твердый слой на границе раздела между нефтью и водой.
Их результаты, недавно опубликованные на обложке журнала Science Advances, могут помочь исследователям лучше оптимизировать жидкие структуры для продвижения новых биомедицинских приложений, таких как реконфигурируемая микрофлюидика для открытия лекарств и полностью жидкостная робототехника для адресной доставки лекарств от рака.
В экспериментах под руководством соавтора Пола Эшби, штатного сотрудника отделения молекулярного литья и материаловедения лаборатории Беркли, и Ю Чай, бывшего научного сотрудника группы Эшби, который сейчас является доцентом Городского университета Гонконга, исследователи использовали специальную технику визуализации, называемую атомно-силовой микроскопией (АСМ), чтобы сделать первые в реальном времени видеоролики о том, как NPS сгущаются вместе и застревают на границе раздела нефть-вода, что является критическим шагом в фиксации жидкости в определенной форме.
В фильмах исследователей представлен портрет интерфейса NPS с беспрецедентной детализацией, включая размер каждого NPS, состоит ли интерфейс из одного или нескольких слоев, и сколько времени прошло с точностью до секунды для каждого NPS, к которому нужно прикрепиться. и освоиться в интерфейсе.
Впечатляющие изображения АСМ также показали угол, под которым NPS «сидит» на границе раздела – неожиданный результат. «Мы были удивлены грубостью интерфейсов», – сказал Эшби. «Мы всегда рисовали иллюстрации однородной границы раздела с наночастицами, прикрепленными под одним и тем же углом смачивания, но в нашем текущем исследовании мы обнаружили, что на самом деле существует много вариаций."
Большинство инструментов наноразмерной визуализации могут исследовать только неподвижные образцы, которые являются либо сухими, либо замороженными. За последние пару десятилетий Эшби сосредоточил свои исследования на разработке уникальных возможностей АСМ, которые позволяют пользователю управлять наконечником зонда, чтобы он мягко взаимодействовал с быстро движущимися образцами, такими как NPS в текущем исследовании, не касаясь подлежащей жидкости. – сложный подвиг.
«Визуализация жидкой структуры в наномасштабе и наблюдение за перемещением наночастиц в жидкости в реальном времени с помощью зонда АСМ – это было бы невозможно без обширного опыта Пола», – сказал соавтор Томас Рассел, приглашенный научный сотрудник факультета и профессор полимерных наук и инженерии из Массачусетского университета, который возглавляет программу Adaptive Interfacial Assemblies Towards Structuring Liquids в отделе материаловедения лаборатории Беркли. "Такие возможности недоступны где-либо еще, кроме Molecular Foundry."
Затем исследователи планируют изучить влияние самодвижущихся частиц в жидких структурах NPS.
Видео: https: // www.YouTube.com / watch?v = 3avSASl2eXE