Слияние органических нанокапель впервые сняли на видео

Химики впервые смогли записать слияние двух органических нанокапель на видео. Такой эксперимент ученые провели с помощью просвечивающей электронной микроскопии с жидкостной ячейкой. Динамику слияния капель ученые подтвердили с помощью компьютерного моделирования. Результаты исследования представлены в статье, опубликованной в Journal of the American Chemical Society.

Если в двухфазную систему, состоящую из воды и органического масла, поместить амфифильные молекулы, в которых одна часть является гидрофобной, а другая часть — гидрофильной, то они будут выстраиваться на межфазной границе так, чтобы гидрофильная часть была направлена в воду, а гидрофобная — в масло. Такие молекулы позволяют получать из несмешивающейся системы вода-масло сложные эмульсии, которые содержат множество пузырьков масла в воде. При определенных составах и концентрациях молекул можно получать и капли с двойной оболочкой, у которых снаружи и внутри находится вода, а между двумя слоями амфифильных молекул расположен тонкий слой масла. Свойства таких эмульсий сильно зависят от размера капель, поэтому динамика их образования и взаимодействия представляет для ученых большой интерес. Но если за эмульсией из пузырьков микронного размера можно наблюдать в оптический микроскоп, то в случае с нанопузырьками методов наблюдения за их взаимодействием в реальном времени до настоящего времени предложено не было.

Группа химиков из США, Италии и Нидерландов под руководством Натана Джаннески (Nathan C. Gianneschi) из Калифорнийского Университета в Сан-Диего впервые смогла записать динамику слияния двухслойных органических нанопузырьков в реальном времени с помощью просвечивающего электронного микроскопа. Для этого они использовали специальную жидкостную ячейку, в которую можно поместить исследуемую эмульсию без необходимости замораживать ее. Окошки такой ячейки, сквозь которую проходит электронный пучок, состоят из нитрида кремния толщиной около 30 нанометров. Подобный метод уже использовали для изучения динамики более крупных объектов, но в данной работе впервые удалось использовать его для исследования диффузионного движения, взаимодействия и возможного слияния капель размером в несколько десятков нанометров.

Предложенная конфигурация электронной микроскопии, во-первых, позволяет оценить структуру капли и показать, что это действительно двухслойные пузырьки, и внутри них, как и снаружи, находится водный раствор, а сами они состоят из двойной мембраны. Во-вторых, с помощью нее можно проследить за диффузионным движением таких частиц и их взаимодействием.

Слияние двух нанокапель. Сравнение данных эксперимента и компьютерного моделирования

Lucas R. Parent et al./ Journal of the American Chemical Society

Один из естественных вопросов, возникающих при анализе полученных данных, — не влияет ли электронный пучок, с помощью которого проводится анализ, на подвижность капель. Для того, чтобы проверить это, результаты эксперимента химики сравнили с данными компьютерного моделирования подобных систем. Моделирование подтвердило, что динамика капель с известной структурой при слиянии действительно соответствует той, которая наблюдалась в эксперименте. Это означает, что электронный пучок не оказывает на наноэмульсию значительного влияния.

Смоделированный процесс слияния двух двухслойных капель

Lucas R. Parent et al./ Journal of the American Chemical Society

Активное развитие различных модификаций просвечивающей электронной микроскопии позволяет исследовать динамику наносистем, в том числе в трех измерениях. Например, недавно, с помощью такого метода удалось изучить динамику фотовозбужденных золотых наночастиц. Если же нужно исследовать не динамику нанокапель или биологических нанообъектов (например, вирусов), то обычно используются не жидкостные ячейки, а криоэлектронные методы. Для этого в просвечивающий электронный микроскоп помещаются образцы, предварительно замороженные в тонком слое льда.

Александр Дубов

Свежее

Гляциоизостазия повлияла на размытие Колумбийского плато в плейстоцене Введение вакцины AstraZeneca удвоило частоту тромбозов вен мозга «Хаббл» измерил температуру ночной стратосферы ультрагорячего юпитера В мозге человека нашли реагирующие на пение нейроны ОДК изготовила узлы для демонстратора двигателя SSJ-NEW

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Читайте также Французы разработают самоходную гаубицу нового поколения Родиной варанов оказалась Восточная Азия Эмиратцы показали рой беспилотников-камикадзе Игра на понижение

Когда нагревание и альтернативные процессы оказываются лучше горения

Гравитационное красное смещение уловили на миллиметровой высоте Физики разобрались с динамикой коллективного взаимодействия атомов с одним фотоном Физики ограничили массу электронного антинейтрино Смешанный оксид кобальта и марганца оказался устойчивым катализатором электролиза воды Метаматериалы помогут решать уравнения со скоростью света Нейросеть DeepMind научилась удерживать плазму в токамаке Физики научились закручивать звук Игра на понижение Физики обнаружили притяжение между биомолекулами на расстоянии ста нанометров Интерферометр VLTI подтвердил единую модель активных галактических ядер Самое сложное

Использование всех текстовых материалов без изменений в некоммерческих целях разрешается со ссылкой на N + 1. Все аудиовизуальные произведения являются собственностью своих авторов и правообладателей и используются только в образовательных и информационных целях. Если вы являетесь собственником того или иного произведения и не согласны с его размещением на нашем сайте, пожалуйста, напишите на kirill@nplus1.ru

Материалы, опубликованные в разделе «Блоги», отражают позиции их авторов, которые могут не совпадать с мнением редакции.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎