نانومواد

میکروسیمرها ریز ذرات بی جان هستند ، اما مانند پروانه ها به سمت نور حرکت می کنند

Microswimmers move like moths to the light
ذرات ژانوس زیر میکروسکوپ الکترونی. میکروسویمرهای دی اکسید تیتانیوم به سختی از یک میکرومتر بزرگتر هستند. حق چاپ: گروه سیمچن

گروه Freigeist در TU درسدن ، به سرپرستی شیمی دان دکتر جولیان سیمچن ، رفتار چشمگیر میکروسوایرهای مصنوعی را مطالعه کرده است: به محض اینکه ذرات فوتوکاتالیستی از یک منطقه روشن خارج شوند ، آنها به طور مستقل تلنگر می شوند و دوباره به داخل شنا می کنند سبک. این مشاهده امیدوار کننده و تحلیل آن اخیراً در مجله علمی Soft Matter به عنوان مقاله “محقق در حال ظهور” منتشر شد.

عضو TU در درسدن فرایگیست ، دکتر جولیان سیمچن ، در حال تحقیق با گروه تحقیقاتی چندرشته ای خود در زمینه حرکت میکروسوایمرهای مصنوعی در مایعات است. هدف او این است که این ریز ذرات بی جان را قادر سازد تا در جهت خاصی به خواست خود حرکت کنند و بنابراین ، در آینده ، در فناوری حسگر یا تمیز کردن بیولوژیکی استفاده شود. شیمی دان در مصاحبه با بنیاد فولکس واگن توضیح می دهد: “در واقع ، این تقریباً شبیه بازی های رایانه ای در آزمایشگاه است.”

گروه سیمچن در حال کار با اصطلاح “ذرات ژانوس” هستند. اینها از بدنه ای از دی اکسید تیتانیوم تشکیل شده اند و دارای دو ضلع متفاوت هستند: طرف دارای یک لایه فعال از نظر نیکل و طلا ، طرف دیگر درمان نشده است. از دی اکسید تیتانیوم به عنوان عامل سفید کننده استفاده می شود ، به عنوان مثال در رنگ دیوار ، اما همچنین با نور واکنش نشان می دهد. در نتیجه ، ذرات ژانوس فتوکاتالیستی هستند ، به این معنی که به محض برخورد نور با آنها ، واکنش های شیمیایی رخ می دهد که حرکتی را ایجاد می کند.

این گروه در حال حاضر پدیده ای غیرمعمول در حرکت ذرات ژانوس را مشاهده و تحلیل کرده اند: به محض اینکه ذرات از یک منطقه نورانی در میکروسکوپ خارج می شوند ، آنها به خودی خود می چرخند و به عقب شنا می کنند – رفتاری که در واقع فقط شناخته شده است از میکروارگانیسم ها اما چگونه می توان چنین رفتار پیچیده ای را در میکروسایمرهای مصنوعی ایجاد کرد؟

نویسنده اول لوکاس نیزی و دکتر سیمچن توانستند نشان دهند که تا زمانی که ذرات در نور فعال باشند ، جهت حرکت شنای آنها با ترکیبی از اثرات فیزیکوشیمیایی تثبیت می شود. به محض اینکه ذرات دیگر در معرض نور قرار بگیرند ، هیچ تبدیل انرژی وجود ندارد و جهت حرکت دیگر پایدار نیست. لوکاس نیزی توضیح می دهد: “در این حالت ، حرکت حرارتی طبیعی (حرکت براونیان) شروع می شود. این باعث می شود ذرات به طور واقعی تلنگر شوند ، و سپس آنها دوباره به قسمت در معرض شنا می روند.”

“این واقعیت که اثرات ساده مانند Brownian Motion می تواند منجر به چنین رفتار پیچیده ای شود ، خصوصاً از نظر تکامل و رشد توانایی ها بسیار حیرت انگیز و چشمگیر بود. ما می توانیم از این ویژگی برای کنترل هدفمند استفاده کنیم. میکرو ربات ها. برنامه هایی قابل تصور هستند که در آن ذرات آلاینده ها را از مایعات فیلتر کرده و از بین می برند یا دارو را از طریق بدن منتقل می کنند و حتی ممکن است حتی اطلاعات را نیز منتقل کنند. “دکتر سیمچن می گوید:


میکروسوایرهای بین ترموالکتریک


اطلاعات بیشتر:
لوکاس نیسه و همکاران فوتوتاکسی آشکار با حرکت Brownian ، ماده نرم (۲۰۲۰) فعال می شود. DOI: 10.1039 / D0SM01603A

تهیه شده توسط
دانشگاه صنعتی درسدن

استناد :
میکروسیمرها ریز ذرات بی جان هستند ، اما مانند پروانه ها به سمت نور حرکت می کنند (۲۰۲۰ ، ۲۷ نوامبر)
بازیابی شده در ۳ دسامبر ۲۰۲۰
از https://phys.org/news/2020-11-microswimmers-inanimate-microparticles-moths.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. جدا از هرگونه معامله عادلانه به منظور مطالعه خصوصی یا تحقیق ، هیچ
نسخه ممکن است بدون اجازه کتبی تولید شود. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا