Самые сложные микрочастицы мире: синтетические, что превосходит сложность природы

Синтетические микрочастицы более сложных, чем некоторые из самых сложных в природе были подготовлены Университетом Мичигана во главе международной команды. Они также исследовали, как возникает сложность, и придумали способ измерить его.

Результаты проложат путь для более стабильного жидкости-и-частиц смесей, таких как краски, и новые способы закрутки свет-необходимое условие для голографических проекторов.

Частицы состоят из скрученных шипов, расположенных в несколько микрон, или миллионных долей миллиметра в поперечнике.

Биология-это великий творец сложности на нано — и микромасштабах, с колючими структуры, такие как пыльца растений, иммунных клеток и некоторых вирусов. Среди самых сложных природных частиц на масштабе новые синтетические частицы колючие кокколитофориды. Несколько микрон в диаметре, этот вид водорослей известно для построения сложных известняка снарядов вокруг себя. Для лучшего понимания правил, которые регулируют как частицы, как они растут, ученые и инженеры пытаются сделать их в лаборатории. Но до сих пор нет формализованный способ измерить сложность результаты.

«Числа правят миром, и возможность строго описать колючие формы и положить на сложности позволяет нам использовать новые инструменты, такие как искусственный интеллект и машинное обучение в проектировании наночастиц», — сказал Николай Котов, Джозеф Б. и Флоренции В. Cejka профессор инженерии в U-М, который вел проект.

Команда-которая включает исследователей из федерального университета Сан-Карлоса и Университета Сан-Паулу в Бразилии, а также Калифорнийского технологического института и Университета Пенсильвании — используется новая платформа, чтобы продемонстрировать, что их частицы были даже сложнее, чем кокколитофориды.

Вычислительные АРМ команды, которой руководит Андре Фариас де Моура, профессор химии в государственном университете, исследовали квантовые свойства частиц и сил, действующих на наноразмерных строительных блоков.

Одним из ключевых игроков в производстве сложность может быть хиральность — в этом контексте, склонность следовать по часовой стрелке или против часовой стрелки крутить. Они ввели хиральность путем нанесения наноразмерных сульфидных золотых листов, которые служили им здание частиц блоки, с аминокислоту под названием цистеин. Цистеин выпускается в двух зеркальных форм, один за рулем золотые листы укладывать с закруткой по часовой стрелке, а другая склоняется к ПРОТИВ часовой стрелки крутить. В случае наиболее сложных частиц, шипастый шар с витыми шипами, каждый Золотой лист был покрыт той же формы цистеина.

Группа также контролировала других взаимодействий. С помощью плоских наночастиц, они создали шипы, что были, а не круглые плоские. Они также используются электрически заряженные молекулы, чтобы убедиться, что наноразмерные компоненты, встроенные в более крупные частицы, больше, чем несколько сотен нанометров, из-за отталкивания.

«Эти законы часто противоречат друг другу, а сложность складывается потому, что эти общины наночастиц должны удовлетворять их все», — сказал Котов, профессор материаловедения и инженерии и макромолекулярной науки и техники.

И что сложности могут быть полезны. Наноразмерные Шипы на частицы, как пыльца удержать их от слипания вместе. Аналогично, Шипы на эти частицы, сделанные исследовательской группой помочь им разогнать практически любую жидкость, свойство, которое полезно для стабилизации твердых/жидких смесей таких как краски.

Микрочастицы с витыми шипами также взять в ультрафиолетовом свете и выделяет витая-или циркулярно-поляризованные — видимый свет в ответ.

«Понимание этих выбросов была одна из самых трудных частей расследования», — сказал Моура.

Из результатов экспериментов и моделирования, представляется, что УФ энергия, поглощенная в сердца частицы и преобразуется с помощью квантово-механических взаимодействий, становится циркулярно поляризованный видимый свет к тому времени он вышел через изогнутые шипы.

Исследователи считают, что тактику, которую они обнаружили, может помочь ученым инженером частицы, которые улучшают биосенсоров, электроника и эффективности химических реакций.

сделать разницу: спонсорские возможности