Ученые создали виртуальные машины для сортировки наноматериалов
Японские ученые из Университета Нагои придумали, как сортировать наноматериалы без сложных устройств.
Они пропускают электронные лучи через тонкие кремниевые мембраны — так создаются управляемые электрические поля, работающие как микроскопические насосы. Эти поля двигают частицы в жидкости, разделяя их по размеру там, где нужно.
Результаты опубликованы в издании Colloids and Surfaces A Physicochemical and Engineering Aspects.
Главный герой эксперимента — оксид графена (GO), углеродные листы толщиной в атом. Чем меньше лист, тем быстрее он реагирует на электрическое поле. Ученые выяснили: если направить поле на раствор с оксидом графена, возникает два эффекта:
- Притяжение — листы движутся к центру поля.
- Отталкивание — чем меньше лист, тем сильнее его выталкивает.
Маленькие листы легче, поэтому их «выбрасывает» быстрее. Так можно разделять частицы размером от 5 до 50 мкм². Метод работает точнее, чем традиционные микрочипы с фиксированными каналами — здесь все настраивается на ходу.
Эксперимент показал: меняя форму поля, можно управлять движением оксида графена.
Например:
- Кольцевые узоры разделяют листы по размеру.
- Полукольца толкают их в нужном направлении.
Это меняет правила игры, — говорит аспирант Кен Сасаки. — Вместо того чтобы собирать сложные устройства, мы программируем «виртуальные машины», которые появляются по команде.
Профессор Такаюки Хосино добавляет: технология пригодится для очистки воды или доставки лекарств.
Допустим, на заводе разлили токсины. Вместо того чтобы вести пробы в лабораторию, можно сразу настроить поля для сортировки оксида графена — они соберут загрязнения прямо на месте.
Этот метод — не просто удобная замена микрофлюидным чипам. Он решает две ключевые проблемы:
- Гибкость — система адаптируется под любую задачу без переделки «железа».
- Масштабируемость — можно работать с нанолитрами или литрами, меняя только параметры поля.
В медицине это ускорит создание «умных» сортировщиков для анализа крови. В экологии — даст инструмент для мгновенной очистки воды от тяжелых металлов. А если добавить ИИ для управления полями, процесс станет полностью автономным.
Главный минус — энергозатратность. Генерация электронных лучей требует мощного оборудования, что пока ограничивает применение вне лабораторий. Кроме того, метод тестировали только на GO — нужно проверять, как он поведет себя с другими наноматериалами.
Ранее ученые разработали мембрану с наночастицами для очистки воды.
