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 3579 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 ..
2014-05-16 562 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, ..
2016-01-21 654 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», ..
2014-06-28 774 0 Наука и образование
0
Ливанов: число ученых в РФ выросло впервые за 15 лет
Впервые за 15 лет в России зафиксирован рост числа людей, которые занимаются научными исследованиями. Об этом в среду сообщил глава Минобрнауки РФ Дмитрий Ливанов на пресс-конференции, посвященной предстоящему фестивалю "NAUKA0+". "В 90-е годы произошел очень сильный провал, он был связан и с финансированием, и с потерей ..
2015-10-07 655 0 Наука и образование
0
Премию Крафорда получил американский математик из СССР
Шведская королевская академия наук назвала лауреатов премии Крафорда. Награду за достижения в области математики получил работавший в СССР американский ученый Яков Элиашберг. За научные труды в области астрономии премированы Рой Керр из Новой Зеландии и Роджер Блэндфорд из США. ..
2016-01-14 704 0 Наука и образование
0
Стивен Хокинг назвал имя сформировавшего его мировоззрение человека
Британский физик-теоретик Стивен Хокинг назвал человека, благодаря которому в детстве он приобрел любовь к науке и занял кафедру, которую в XVII веке возглавлял первооткрыватель закона всемирного тяготения Исаак Ньютон. О своем учителе математики Дикране Тахте ученый ..
2016-03-09 626 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». ..
2015-03-26 761 0 Наука и образование
1
В ЦЕРНе получили светящуюся антиматерию
Физики из ЦЕРНа впервые наблюдали светящуюся антиматерию — переход атома антиводорода из основного энергетического состояния в возбужденное, сопровождающийся поглощением фотона. Посвященное этому исследование опубликовано в журнале Nature.Эксперимент ученых был организован следующим образом. В цилиндрическую вакуумную камеру высотой ..
2016-12-21 3444 0 Наука и образование
0
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» ..
2014-09-10 812 0 Наука и образование
0
Комитет по присуждению премии Абеля впервые собрался в России
Заседание комитета по отбору претендентов на получение премии Абеля впервые прошло на территории России. Об этом 20 января сообщает «Интерфакс». Заседание Абелевского комитета состоялось в Санкт-Петербурге и было посвящено началу процедуры обсуждения кандидатур номинантов на получение премии. В соответствии с правилами ..
2014-01-20 751 0 Наука и образование
0
Абелевскую премию вручат за доказательство Великой теоремы Ферма
Лауреатом Абелевской премии стал британский математик Эндрю Уайлс, который в 1994 году представил доказательство Великой теоремы Ферма. О решении Международного математического союза и Европейского математического общества объявил президент Норвежской Академии наук и литературы Оле Сейерстед, ..
2016-03-15 766 0 Наука и образование
0
Искусственный интеллект впервые смог заменить физиков
Впервые физики позволили искусственному интеллекту провести вместо них эксперимент по созданию конденсата Бозе-Эйнштейна — сгустка частиц, охлажденного до сверхнизких температур с помощью лазерных пучков. Робот сумел превзойти ученых, что, как надеются исследователи, поможет проводить более точные ..
2016-05-16 604 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 2136 0 Наука и образование
0
В МГУ провели «синтез» фотонов с помощью нелинейных метаматериалов
Международная группа ученых под руководством исследователей из МГУ имени М.В. Ломоносова впервые смогла при помощи нелинейных метаматериалов продемонстрировать эффект полностью оптического переключения между потоками фотонов, рожденных в процессе генерации третьей оптической гармоники. Об этом сообщается в журнале ..
2016-06-23 468 0 Наука и образование
0