Исследователи открыли новый метод самосборки микрочастиц, который позволяет производить новые функциональные материалы, используя только электростатический заряд.
Суть процесса самосборки заключается в том, что крошечные частицы распознают друг друга и связываются между собой заранее определенным образом. Это происходит после изменения условий или свершения какого-то события.
Один из подходов программирования частиц для самосборки предусматривает покрытие их нитями ДНК, которые определяют места и способы связи. Однако он требует применения значительного количества генетического материала, что делает его дорогим и ограничивает масштабы конечных продуктов.
Команда химиков из Нью-Йоркского университета открыла более простой метод самосборки. В ходе исследования они установили, что посредством электростатического заряда, обычные микрочастицы могут самопроизвольно организовываться в высокоупорядоченные кристаллические материалы, имитирующие драгоценные камни, такие как опал.
По словам ученых, данный способ похож на процесс образования кристаллов соли. После попадания в воду она растворяется на отрицательно заряженные ионы хлора и положительно заряженные ионы натрия. Когда вода испаряется, положительно отдельные частицы самостоятельно рекомбинируются в кристаллы соли.
В своей работе вместо отдельных атомов химики использовали коллоидные частицы, которые в тысячи раз крупнее. При смешивании в правильных условиях, они ведут себя как ионы и под действием естественного поверхностного заряда частиц самоорганизуются в кристалл.
Команда использовала самосборку для создания коллоидных материалов, которые имитируют не только каменную соль, но и опалы. При этом их внутренняя микроструктура похожа на оригинальную и так же взаимодействует со светом.
Недавно ученые также разработали новую структуру пластинчатой нанорешетки, которая обладает самым высоким на сегодня показателем механической прочности, выше чем у алмаза.
текст: Илья Бауэр, фото: New York University
