Каждый нанотехнолог знает, что самосборка – это очень хорошо. Особенно интенсивно в последнее время изучается самосборка сферических коллоидных частиц. С одной стороны, маленькие шарики, плавающие в растворе, являются довольно простым объектом, с другой – посредством определенных воздействий из них можно создавать очень сложные и интересные структуры.
Исследователи из США обнаружили новый тип самосборки сферических частиц в магнитной жидкости за счет магнитостатических взаимодействий.
Суть явления состоит в следующем. Ученые использовали два типа полимерных коллоидных частиц. Первые (крупные) содержали в себе некоторое количество суперпарамагнитных включений и в магнитном поле вели себя как суперпарамагнетики (частицы Dynabeads широко применяются для разделения биологических объектов). Вторые (маленькие) подобной добавки не имели и проявляли диамагнитное поведение. Размеры частиц варьировались от 0.2 до 10 мкм. При помещении смеси таких частиц в магнитную жидкость (взвесь 10 нм частиц Fe3O4 в воде) и приложении магнитного поля частицы второго типа выстраивались в кольцо по экватору первых (рис. 1, справа).
Дело всё в том, что магнитный момент первых частиц стремится выстроиться вдоль направления внешнего поля. Вторые же представляют собой немагнитные полости в магнитной жидкости, и их эффективный магнитный момент, таким образом, направлен в другую сторону, а они сами будут стремиться оказаться в тех местах, где магнитное поле минимально, т.е. на экваторе первых (рис. 2). Соответственно, если маленькие частицы будут тоже парамагнитны, то они соберутся там, где поле максимально (рис. 1, слева).
Протекание процесса и вид формируемых структур зависят от концентраций коллоидных частиц обоих типов и наночастиц Fe3O4, от соотношения размеров частиц, а также от величины магнитного поля. Структуры образуются при достижении некоторого значения внешнего магнитного поля и распадаются при его отключении. Однако связывание частиц можно сделать необратимым, если модифицировать их поверхность химически взаимодействующими лигандами (например, стрептавидином и биотином) (рис. 3). Подобный подход позволяет создавать множество и более сложных структур (рис. 4).
Работа «Magnetic assembly of colloidal superstructures with multipole symmetry» публикована в журнале Nature.
Потрясающие видео-ролики из жизни коллоидных частиц можно посмотреть здесь.
Исследователи из США обнаружили новый тип самосборки сферических частиц в магнитной жидкости за счет магнитостатических взаимодействий.
Суть явления состоит в следующем. Ученые использовали два типа полимерных коллоидных частиц. Первые (крупные) содержали в себе некоторое количество суперпарамагнитных включений и в магнитном поле вели себя как суперпарамагнетики (частицы Dynabeads широко применяются для разделения биологических объектов). Вторые (маленькие) подобной добавки не имели и проявляли диамагнитное поведение. Размеры частиц варьировались от 0.2 до 10 мкм. При помещении смеси таких частиц в магнитную жидкость (взвесь 10 нм частиц Fe3O4 в воде) и приложении магнитного поля частицы второго типа выстраивались в кольцо по экватору первых (рис. 1, справа).
Дело всё в том, что магнитный момент первых частиц стремится выстроиться вдоль направления внешнего поля. Вторые же представляют собой немагнитные полости в магнитной жидкости, и их эффективный магнитный момент, таким образом, направлен в другую сторону, а они сами будут стремиться оказаться в тех местах, где магнитное поле минимально, т.е. на экваторе первых (рис. 2). Соответственно, если маленькие частицы будут тоже парамагнитны, то они соберутся там, где поле максимально (рис. 1, слева).
Протекание процесса и вид формируемых структур зависят от концентраций коллоидных частиц обоих типов и наночастиц Fe3O4, от соотношения размеров частиц, а также от величины магнитного поля. Структуры образуются при достижении некоторого значения внешнего магнитного поля и распадаются при его отключении. Однако связывание частиц можно сделать необратимым, если модифицировать их поверхность химически взаимодействующими лигандами (например, стрептавидином и биотином) (рис. 3). Подобный подход позволяет создавать множество и более сложных структур (рис. 4).
Работа «Magnetic assembly of colloidal superstructures with multipole symmetry» публикована в журнале Nature.
Потрясающие видео-ролики из жизни коллоидных частиц можно посмотреть здесь.
