Нефтяные капли непрерывно ходят по кругу

Японские исследователи сообщают, что капли нефти способны непрерывно двигаться по окружности чашки Петри, и утверждают, что это открытие будет способствовать разработке молекулярных двигателей. Исследования, опубликованные в февральском номере журнала Physical Review Letters, представляют собой уникальный случай превращения химической энергии непосредственно в механическую, т.е. то, что до сих пор не реализовано в современной технологии. Движение нефтяных капель возникает за счёт сил притяжения и отталкивания между молекулами. Исследователи поместили нефтяную капельку в воду, содержащую смачивающее поверхностно-активное вещество (ПАВ), обладающее положительным зарядом на одном и отрицательным на другом конце молекулы. Капелька перемещается за счёт силы притяжения к заряженному концу ПАВ, который образует покрытие на стеклянной поверхности чашки Петри. Поскольку капелька передвинулась, она очистила стекло от ПАВ и оставленная чистая стеклянная поверхность оттолкнула каплю, сдвинув её вперёд. Молекулы ПАВ, плавающие на поверхности воды, снова покрыли поверхность стекла, вернув её в прежнее состояние, и таким образом возобновили процесс, который может продолжаться непрерывно, а капелька при этом будет находиться в движении. Исследователи сообщают, что после нескольких начальных беспорядочных движений, капля начинает непрерывно двигаться по орбите чашки Петри. Они провели аналогичный эксперимент в длинном тонком контейнере шириной, равной ширине капли, и последняя попросту ходила взад и вперёд от одного конца ёмкости к другому. После 20-50 циклов капля сплошь покрылась ПАВ и движение прекратилось. Японские исследователи полагают, что это открытие поможет созданию нанодвигателей, которые смогут передвигаться в кровеносных сосудах человека и обеспечивать их лечение. Возможно в будущем можно будет изготавливать крохотные химические роботы, способные передвигаться в узком пространстве, используя энергию среды, например, глюкозы. Однако, австралийский учёный, профессор Ричард Садус не слишком уверен в том, что этот эксперимент приведёт к полезному его использованию. Существуют различные природные молекулярные двигатели, например, синтез фермента аденозинтрифосфата (АТФ). Так, в естественной среде, например, синтез АТФ превращает химическую энергию АТФ в механическую, которая используется для вращения молекулы. Некоторые учёные передвигали молекулы белка, прикрепляя их к вращающейся молекуле АТФ. Однако, главная цель исследований заключается в создании полностью искусственного молекулярного двигателя, который мог бы быть использован для целенаправленного движения искусственных наномеханизмов. Садус полагает, что эксперимент с нефтяной каплей не есть прототип молекулярного двигателя. "Это только управляемое воздействие на нефтяную каплю. Я не вижу способа, с помощью которого можно было бы что-либо прикрепить к этим каплям. Есть и другая проблема - чтобы сделать такие капли пригодными в качестве молекулярных двигателей, их необходимо закрепить, но как этого достичь?" Тем не менее, это очень интересный эксперимент, поскольку в нём используется не биологическая система, в то время как во всех других случаях рассматриваются только биологические системы.

Дата: 08.05.2013

Автор фото: kazanweek.ru

Источник: http://www.onprom.ru/