Forskere skræmmer mikropartikler væk med laserlys

Olga Vinogradova, Professor ved Det Fysiske Fakultet ved Lomonosov Moscow State University, og Salim Maduar, en yngre forsker fra hendes gruppe har foreslået en ny metode til manipulation af mikropartikler ved faststof-væske-grænsefladen i vand baseret på tilsætning af et fotoresponsivt overfladeaktivt stof. Forskningen er publiceret i Videnskabelige rapporter .

Belysning af det overfladeaktive stof med laserlys resulterer i en dannelse af hurtige vandstrømme, der flytter partikler. Dette tillader manipulation af partikler - f.eks. at rense forurenende stoffer fra overflader uden at forårsage skade. Det kan også bruges til at samle eller mønstre en mikro- og nanopartikelsamling til specifikke konfigurationer og størrelser ved en fast-væske-grænseflade.

Det lysfølsomme overfladeaktive middel kan ændre sin konformation under den passende bølgelængde af lys. Det kan ligne en stang i én konfiguration; i en anden, det ligner en skovflåt. Oplys en opløsning af dette overfladeaktive middel afslører molekyler inde i lyspletten, der ændrer konformation, og systemet genererer koncentrationsgradienter af "stænger" og "flåter".

Teoretiske fysikere fra Moskva har forklaret, at koncentrationsgradienter nær en ladet faststof-væske-grænseflade fører til et usædvanligt fænomen - en diffusio-osmotisk strømning, hvormed de kan manipulere partikler ved en fast-væske-grænseflade. Forfatterne har vist, at valg af den korrekte laserbølgelængde får partikler til at bevæge sig i en ønsket retning for at fjerne dem fra lyspletten eller samle sig mod dens centrum. Forskere har beskrevet systemet teoretisk, hvilket har givet dem mulighed for at optimere forholdene, hvilket giver den højeste væskehastighed. Det blev fundet, at diffusio-osmotisk strømning er meget følsom over for vandsalthed. I rent vand, hastigheden stiger flere gange.

På trods af at det oprindelige formål med den nye metode var blød rengøring af overflader, såsom halvledende krystaller til mikroelektronik, videnskabsmænd har også fundet flere usædvanlige anvendelser. For eksempel, ved at flytte en laserplet, forskerne kunne "tegne" på overfladen, da laseren efterlader et synligt spor med øget eller nedsat koncentration af mikropartikler. I artiklen, forfatterne inkluderer fotos og videoer, hvor de tegnede logoet for University of Potsdam, en "glad mand" og et hjerteformet mønster, ved hjælp af mikropartikler manipuleret ved lateral repositionering af laserpletten hen over den faste væskegrænseflade.