Химики создали работающую микропушку 611060690300-го калибра

Группа химиков из США, Мексики и Испании создала микроскопическую пушку, способную стрелять микронными «ядрами» под действием ультразвуковых импульсов. Диаметр внешнего отверстия конического микроорудия составляет пять микрометров, диаметр используемых для стрельбы «ядер» — один микрометр. Исследование принято к публикации в журнале ACS Nano.

Авторы работы использовали для изготовления пушки методы электрохимического осаждения. В качестве основы химики взяли поликарбонатную мембрану, содержавшую конические поры диаметром пять микрометров. Мембрану поместили в суспензию оксида графена, после чего использовали в качестве отрицательного электрода: частицы оксида графена восстанавливались в порах на мембране до углерода. Затем, точно таким же образом осаждался тонкий слой золота — в результате авторы получили заготовки микропушек, расположенные в мембране. 

На следующей стадии эксперимента химики заряжали пушки «ядрами». Для этого ученые синтезировали гель, содержащий частицы из оксида кремния, а также капли перфторнонана — фторированного углеводорода. Основой для геля был обыкновенный желатин. В зависимости от концентрации частиц в геле, пушки получали разное количество полезной нагрузки. 

Капли перфторнонана играли роль пороха. После высвобождения микропушек из мембраны, ученые облучали их коротким (10 миллисекунд) сфокусированным импульсом ультразвукового излучения, которое приводило к испарению и резкому расширению фтороуглеводорода в стволе пушки. В результате этого «ядра» вылетали из орудий со скоростью выше 40 метров в секунду — всего в 8 раз меньше, чем у пистолета Макарова. 

В одном из экспериментов химики не растворяли мембраны, инициируя одновременный залп из нескольких пушек. «Ядра» при этом подкрашивали флуоресцентным красителем, позволявшим определить, насколько глубоко они могут проникнуть сквозь различные биологические ткани. Их роль выполнял специальный гель, с акустическими и механическими свойствами, идентичными естественным объектам. Измеренная глубина проникновения составила 17,5± 3,7 микрометров.

По словам ученых, вдохновением для работы послужила концепция «волшебной пули» — микро- или наночастицы, способной при попадании в организм направленно действовать только на пораженные ткани. «Ядра» также могут нести на себе различные лекарственные препараты и в прямом смысле работать как «волшебные пули».

Используя данные авторов можно вычислить калибр получившегося «орудия». Для гладкоствольного оружия он определяется, как количество сферических пуль, которые можно выплавить из одного английского фунта свинца. Используя формулу несложно оценить, что это свыше полутриллиона ядер, диаметр которых соответствует самой узкой части ствола пушки. Опуская аспект погрешности вычислений (чего, конечно, делать нельзя), пятимикрометровое орудие обладает  611 060 690 300-м калибром.

Владимир Королёв.