Слияние органических нанокапель впервые сняли на видео

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.

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.

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

N+1

Похожие новости:
Медведев назначил нового главу РАН
Премьер-министр России Дмитрий Медведев назначил Валерия Козлова исполняющим обязанности главы РАН вместо Владимира Фортова, говорится в распоряжении правительства.«В.Е. Фортов освобожден от должности президента Российской академии наук 23 марта 2017 года по его просьбе. Обязанности президента Российской ..
2017-03-26 4822 0 Наука и образование
0
Физики смоделировали образование нуклонных кластеров при слиянии тяжелых ионов
Физики с помощью численного моделирования показали, какие нуклонные кластеры образуются в первые моменты после слияния тяжелых ядер. В частности, слияние ядер кислорода-16 приводит к возникновению промежуточного осциллирующей системы, которая может испускать альфа-частицы, сообщают ученые в статье в Physical ..
2017-12-18 5305 0 Наука и образование
0
Мособлдума одобрила создание самого большого наукограда
В четверг, 15 мая, Московская областная дума утвердила в окончательном чтении проект закона об объединении Королева и Юбилейного в один город, который будет носить название Королев. Об этом сообщает РАПСИ. Слияние городов приведет к образованию самого большого наукограда ..
2014-05-16 941 0 Наука и образование
0
Путин пообещал ученым защиту от расхитителей имущества
Президент России Владимир Путин пообещал продлить мораторий на операции с имуществом институтов Российской академии наук. По его словам, мораторий вводили для того, «чтобы у науки ничего не растащили, но не для того, чтобы мы, опираясь на решение по мораторию, ничего не делали», сообщает в четверг, ..
2016-01-21 1060 0 Наука и образование
0
Медведев подписал новый устав Академии наук
Премьер-министр Дмитрий Медведев утвердил новый, уже седьмой, устав Российской академии наук (РАН). Об этом он сообщил на встрече с президентом Академии наук Владимиром Фортовым. «Я только что подписал устав РАН. Это важнейший внутренний документ, на основе которого академия действует», ..
2014-06-28 1221 0 Наука и образование
0
Математического «Нобеля» дали герою фильма «Игры разума»
Норвежская академия наук и литературы назвала лауреатов Абелевской премии по математике. Ими стали Джон Нэш и Луис Ниренберг из США, сообщается на сайте премии. Ученым присудили ее «за яркий и оригинальный вклад в теорию нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных и ее приложения к геометрическому анализу». ..
2015-03-26 1309 0 Наука и образование
1
Молодые ученые выступили против «громких преобразований» РАН
Молодые ученые, представляющие Отделение физических наук Российской академии наук (РАН), написали открытое обращение, адресованное руководству Российской Федерации, РАН и Федерального агентства научных организаций (ФАНО) России. В нем они выступили против поспешной реформы академии. Об этом «Ленте.Ру» ..
2014-09-10 1390 0 Наука и образование
0
Что изобрели российские ученые после развала СССР?
Постсоветская эпоха считается не лучшим временем в российской науке, но определенные достижения есть. Предлагаем вашему вниманию десять самых важных открытий российских ученых за последние двадцать лет. Современные российские ученые, среди прочего, открыли новые химические элементы ..
2014-02-14 3485 0 Наука и образование
0
Что грызет Российскую академию наук?
В июле в пресс-центре РИА «Новости» прошла дискуссия «Наука vs. эффективность: зачем нужна реформа РАН?». В ней приняли участие директор Института мозга человека РАН Святослав Медведев, академик РАН Валерий Рубаков, доктор физико-математических наук Георгий Малинецкий, директор Института нефтехимического ..
2013-09-16 1455 0 Наука и образование
0
В борьбе за возможность научной работы
Людям, перешагнувшим порог III тысячелетия, живущим в информационную эру, стыдно не знать, что наука является одним из ключевых факторов развития человечества. Научная мысль – «планетное явление», по определению Вернадского. Именно «взрыв научного творчества» определяет переход биосферы ..
2013-09-4 1029 0 Наука и образование
0
Венчурный фонд под управлением УК Роснано запустят в 2015 году
Реализация стратегии ОАО "Роснано" предполагает создание инвестиционных фондов разного типа, в том числе венчурных фондов, говорится в ключевых положениях долгосрочного бизнес-плана "Роснано" до 2020 года, текст которого есть в распоряжении РИА Новости. Согласно новой стратегии ОАО "Роснано", принятой ..
2014-02-15 1505 0 Наука и образование
0
Алферов: РАН должна перейти от выживания к развитию
Академик Жорес Алферов написал открытое письмо президенту РФ Владимиру Путину по поводу грядущей реформы Российской академии наук. "Предложенный Дмитрием Медведевым и Дмитрием Ливановым в пожарном порядке закон о реорганизации РАН и других государственных академий наук и, как сейчас очевидно, поддержанный ..
2013-07-30 1524 0 Наука и образование
0
Россияне заняли третье место на Олимпиаде по математике
Она проходила в Колумбии. Российская команда обошла соперников из более чем 90 стран и заняла в общем зачёте третье место, уступив только Китаю и Южной Корее. За 2 дня участникам предстояло решить 6 сложнейших задач по 3 в каждый день. И наша команда справилась с этим великолепно. ..
2013-07-30 1375 0 Наука и образование
0
На программу развития Сколково выделено 502 млрд
На государственную подпрограмму «Создание и развитие инновационного центра «Сколково» до 2020 года выделено 502 млрд рублей, из них бюджетные средства - 135,6 млрд рублей, сообщил в четверг министр экономического развития России Алексей Улюкаев. «Финансирование подпрограммы составит 502 миллиарда рублей, из которых ..
2013-08-1 1356 0 Наука и образование
0
Сонин о стене серости, реформе РАН и плагиате
В конце июня стало известно, что проректор Российской экономической школы (РЭШ) Константин Сонин принял решение покинуть это учебное заведение. Сонин, один из самых известных экономистов России, пояснил, что не испытывает по поводу ухода «ни злобы, ни горечи», а также ..
2013-08-2 1266 0 Наука и образование
0