Российские физики, в составе международного коллектива ученых, предложили новый способ управления микрочастицами на твёрдой поверхности в водной среде. Применение этого метода позволит очищать деликатные поверхности, такие как полупроводниковые кристаллы для микроэлектроники, от загрязнений без угрозы их повреждения. Кроме того, его можно применить и в неожиданной сфере – «рисовании» микрочастицами на поверхности твердого тела. Такой эффект получается благодаря тому, что частицы будут двигаться вслед за пятном лазера, оставляя видимый след с различной концентрацией.
Все началось с того, что экспериментаторы из Университета Потсдама (Германия) обратились к профессору Физического факультета МГУ Ольге Виноградовой и младшему научному сотруднику её группы Салиму Мадуару с просьбой помочь им разобраться в необычном явлении. Немецкие ученые заметили, что микрочастицы двигаются по твердой поверхности под действием света, если к воде добавить фоточувствительное поверхностно-активное вещество (ПАВ).
ПАВ — химические соединения, способные адсорбироваться на границе раздела фаз и снижать поверхностное натяжение. Широко применяются в производстве моющих и чистящих средств, текстильно-вспомогательных веществ, используются во многих технологических процессах химической, нефтехимической, химико-фармацевтической, пищевой промышленности.
В ходе дополнительных экспериментов, проведенных представителями Университета Потсдама по просьбе своих российских коллег, стало понятно, что именно эти ПАВ являются главным «виновником” движения микрочастиц. При освещении фоточувствительного ПАВ лазером вблизи твердой поверхности возникают быстрые течения, которые увлекают за собой частицы. Этот эффект возникает из-за того, что под действием лазера молекулы ПАВ изменяют свою форму (из «палочек» становятся «галочками»), что создает перепад концентраций в растворе и вызывает течение воды. При этом новый метод позволяет управлять частицами, заставляя их двигаться в нужном направлении. Для этого необходимо правильно подобрать длину волны лазера. Также стоит отметить, что на скорость движения частиц влияет и сама вода – при добавлении к ней соли скорость будет существенно ниже, нежели в пресной воде.
Источники: Nature.com
