O tym, że cząstki o nanometrycznych rozmiarach są w stanie łączyć się w różne struktury, a następnie pod wpływem różnych czynników zmieniać sposób uporządkowania względem otaczających je cząstek wiadomo od dawna. Naukowcy jednak dotąd nie byli w stanie obserwować zachodzących w ten sposób zmian. Dzięki rozwojowi technik obserwacyjnych sytuacja uległa istotnej zmianie. W najnowszej pracy naukowej dowodzą tego badacze z Uniwersytetów Michigan i Indiany.
Do obserwowania zachowania nanocząstek wystarczy teraz jedynie mikroskop elektronowy, próbki z kanałami mikroskopowymi i odpowiednie symulacje komputerowe.
Czytaj także: Powstał materiał idealny na upały. Schładza ciało nawet o 5 st. C
Zrozumienie zachowań nanocząstek i ich zdolności rekonfiguracji może otworzyć naukowcom drzwi do takiego manipulowania materiałami, aby były one w stanie w odpowiednich momentach, lub pod wpływem odpowiednich czynników zewnętrznych zmieniać swoje właściwości. Warto wspomnieć, że jest to cel niezwykle ambitny, bowiem naukowcy chcą niejako naśladować w ten sposób naturę. Wszak zwierząt, które właśnie w ten sposób zmieniają kolor swojej skóry na zawołanie, aby wtopić się w otoczenie jest sporo.
Dzięki najnowszej technologii teraz możliwe będzie obserwowanie na żywo w jaki sposób cząstki reagują na zmiany w swoim otoczeniu i jak się do nich przystosowują.
Pierwsze badania wskazują, że wprowadzenie do kuwety przepływowej w próbkach z mikrokanałami różnych rodzajów cieczy sprawia, że znajdujące się tam nanocząstki złota dynamicznie zmieniają swoje ułożenie, tak aby stworzyć uporządkowaną strukturę. Poziom uporządkowania zmieniał się w zależności od cieczy, w której były zawieszone.
Czytaj także: Ten materiał jest 4 razy wytrzymalszy niż stal. Nie uwierzysz, czym jest pokryty
Wyniki eksperymentów wskazują, iż da się sterować nanocząstkami tak, aby tworzyły struktury o odpowiednich właściwościach, nawet mimo tego, że nie ma możliwości ręcznego sterowania każdą poszczególną nanocząstką. Dotychczas naukowcy mogli jedynie obserwować efekt końcowy umieszczania cząstek w nowych cieczach. Teraz możemy obserwować ich zachowanie w czasie rzeczywistym.
To jednak dopiero początek drogi. Teraz naukowcy będą w stanie opanować sposób manipulowania cieczami i ustawieniami mikroskopu tak, aby uzyskiwać odpowiednie uporządkowanie nanocząstek, a tym samym określone właściwości materiału. Badania z czasem będą rozszerzane na nowe rodzaje nanocząstek zbudowanych z różnych materiałów lub o różnym kształcie. Można powiedzieć, że badaczom udało się właśnie otworzyć zupełnie nowe okno na projektowanie materiałów wykorzystywanych w wielu sektorach gospodarki, od farmacji po przemysł lakierniczy. Opracowane przez naukowców symulacje pozwolą teraz projektować, tworzyć i weryfikować właściwości nowych materiałów.