Новости химической науки > Манипуляция микропловцами

Исследователи из США разработали метод, позволяющий контролировать направление движения микроскопических роботов-пловцов с помощью лазера. Исследователи утверждают, что их работа – первый пример использования подобного метода для контроля движения микроскопических частиц в растворе.

В качестве роботов-пловцов исследователи из группы Хо Янга (Haw Yang) из Принстонского Университета использовали полистирольные сферы, половина которых была покрыта слоем золота. Частицы такого типа называют «двуликими частицами», поскольку различные стороны частицы обладают различными физическими свойствами. Эта «двуликость» была использована исследователями для управления их движением. Будучи взвешенными в жидкости, «двуликие частицы» движутся хаотично по механизму броуновского движения, при этом, когда частица направлена должным образом, исследователи подталкивают ее в правильном направлении с помощью лазера.

Исследователи обнаружили, что освещение лазером толкает частицу вперед за счет разогревания золотосодержащей части сферы, полистироловая же половина сферы не реагирует на лазерное воздействие. За счет этих особенностей с помощью коротких импульсов лазера исследователи могли заставить сферу двигаться к определенной цели, а если она промахивалась мимо цели, лазерные импульсы могли скорректировать ее движение.

Когда микропловец повернут в правильном направлении к цели, к этой цели его подгоняют лазерным лучом. (Рисунок из Chem. Sci., 2013, DOI: 10.1039/c2sc21263c)

Принимавший участие в эксперименте Бянь Цянь (Bian Qian) отмечсет, что более всего его воодушевляло то, что эта работа – первый пример использования броуновского вращения частицы для контроля ее движения – другие исследовательские группы контролировали движение такого типа частиц с помощью лазерных или акустических щипцов или магнитов, а также, используя градиент химической концентрации или каталитически движущиеся микромоторы.

Стивен Эббенс (Stephen Ebbens) из Университета Шеффилда, эксперт по перемещающимся в жидкой фазе микроустройствам, отмечает, что существенным достижением новой работы можно считать метод управления движением – придание поступательного импульса лишь в том случае, когда «микропловец» ориентирован по направлению к цели. Эббенс подчеркивает, что такой подход весьма перспективен для применения случайного броуновского вращения для управления миниатюрными частицами в жидкости.

Говоря о планах, Янг заявляет, что в ближайших планах у исследователей масштабирование контроля, позволяющее управлять частицами на наноуровне, заставляя их двигаться в трех измерениях. Он подчеркивает, что пока еще преждевременно говорить о полноценном практическом применении обнаруженного феномена.

Источник: Chem. Sci., 2013, DOI: 10.1039/c2sc21263c

метки статьи: #физическая химия, #химия поверхности, #химия полимеров