Микроскопические частицы научились двигаться против течения
Физики из Университета Нью Йорка создали микроскопические частицы, которые при наличии в растворе нужного реагента способны самостоятельно плыть против течения жидкости. Описание технологии опубликовано в журнале Science Advances, кратко о работе можно прочитать на сайте Science.
Частицы представляют собой пластиковые сферы, внутрь которых погружены кристаллы оксида железа – гематита. Большая часть кристаллов закрыта пластиком, но одной своей стороной гематит контактирует с раствором. В роли топлива, которое позволяет частице активно двигаться, выступает перекись водорода, H2O2. Движение возникает за счет того, что разложение перекиси происходит только с одной стороны частицы. При этом вокруг нее возникает химический градиент, который провоцирует осмотический ток, толкающий частицу в ту сторону, куда «смотрит» гематит. В капилляре гематит всегда направляется вперед по течению, в результате чего у частицы и возникает положительный реотаксис – движение против течения.
В нескольких экспериментах ученые показали, что перекиси для активного движения частиц нужно около 3-5 процентов от объема раствора. В таких условиях частицы развивают скорость около 8 микрометров в секунду, причем она прямо пропорциональна скорости движения потока. Движением частиц легко управлять, включая либо выключая облучение их голубым светом.
Ранее ученые уже использовали реакцию разложения перекиси для создания активно движущихся микрочастиц. Например, недавно были продемонстрированы микроскопические цинковые цилиндры, которые в растворе перекиси начинают двигаются реактивно, оставляя за собой след из кислородных пузырей. Главным отличием новых частиц от таких «микроракет» является даже не иной механизм движения, а его направленность против потока в каппиляре. До сих пор искусственных частиц с положительным реотаксисом создать не удавалось, хотя само явление широко распространено в природе. Его демонстрируют многие бактерии – например те, что вызывают инфекцию мочеполовой системы. Авторы новой технологии полагают, что реотаксические микрочастицы можно будеть использовать для направленной доставки лекарств или в ходе ликвидации разливов нефти.
