时不时地,科学家们需要控制在容器中混合液体的过程,容器太小了,最细的针甚至一根头发都放不进去。与此同时,控制分子在所谓的微反应器中的扩散速度,对于设计新药、进行生物实验,甚至进行快速疾病检测测试都是极其重要的。来自ITMO大学的科学家和他们来自捷克科学院的同事们提出利用光的能量来解决这个问题。他们的研究发表在《先进科学》杂志上。
如今,生物学家、化学家和药剂师广泛使用微反应器,这些反应器通常集成在微型化装置中,用于执行特定产品的化学合成的几个步骤,即所谓的“芯片上实验室”(lab-on-a-chip)平台。这些内部有小凹槽的微型容器的大小从几立方毫米到几立方厘米不等——不比火柴盒大。尽管如此,它们使进行血液分析、混合微量物质以创造高效药物以及对细胞进行实验成为可能。
不过,与他们的操作相关的一个问题是:科学家对混合速度几乎没有控制,或者从科学的角度讲,对液体和试剂在这种芯片上的实验室里的扩散几乎没有控制。来自ITMO大学的科学家和他们来自捷克科学院的同事提出了一种可以帮助解决这个问题的方法:他们决定使用所谓的辐射压力。
早在19世纪末,英国科学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)就做出了光可以对物体施加压力的假设。不久之后,俄罗斯科学家彼得·列别捷夫(Pyotr Lebedev)证明了这一点。然而,这种相互作用的力量是非常小的,在那个时候,没有人发现它的用途。如今,有一个被称为光机的科学领域专门研究这一现象。2018年,亚瑟·阿什金教授因在这一领域的开创性工作而获得诺贝尔奖。光被用来捕捉活细胞和移动物质的微小颗粒。现在我们发现同样的力也可以用来混合液体。
性物质,反应不大。它也没有毒性。更重要的是,对我们来说是必要的设计,所以只有自旋力和辐射压力会影响纳米颗粒的其他部队不让他们被拉向天线(硅多维数据集,我们提到的),否则,粒子就会坚持下去。如果我们用普通的绿色激光照射系统,就可以观察到特定大小的金粒子的这种效应。我们曾考虑过使用其他金属,但以银为例,这样的效应只在紫外线波段观察到,虽然不太方便,但可能有助于提高某些光化学反应的效率。”
Adria -anos Valero,研究作者
顺便说一下,这种方法不仅可以用于混合液体,还可以用于对黄金纳米颗粒进行分类:如果科学家需要挑选某种特定大小的黄金颗粒,例如30纳米,用于实验。到今天为止,这个系统已经被完全计算出来了,并且已经有了一个理论模型。下一步是进行实验。