Исследователи наблюдали новый вид чрезвычайно легкого и стабильного геля в приостановке глины в Европейском радиационном средстве синхротрона (ESRF) в Гренобле, Франция. Так называемый гель равновесия, предсказанный 4 года назад физиками, мог привести к улучшенным системам доставки лекарственных средств и другим новым микроскопическим устройствам.Гель является жидкостью, предоставленной телом более или менее твердым, но приведшей в беспорядок сеть микроскопических частиц, рассеянных всюду по ее объему.
Эти желеобразные материалы чрезвычайно распространены и используются во всем от продуктов и фармацевтических препаратов к краскам и косметике. Однако много гелей сделаны “фазой, отделяющей” жидкую приостановку, что означает охлаждать жидкость, пока это не разделяется на два отличных компонента, более плотным из которых является гель. К сожалению, это – нестабильный процесс, мешающий управлять определенными свойствами геля, включая его плотность.
В последнем исследовании выполненном, более чем 7 лет, физик Барбара Рузика из университета Рима «La Sapienza» и коллеги показали, как существующий материал — синтетическая глина Laponite, использующийся в качестве сгустителя во многих товарах для дома — может сформировать стабильный гель. Исследователи временно отстранили Laponite в воде и использовали сильные лучи рентгеновских лучей ESRF, чтобы учиться, как структура приостановки изменяется в течение долгого времени и как это развитие зависит от суммы существующей глины.При концентрациях до 1% Laponite в развес, начальная жидкость, преобразованная в гель после нескольких месяцев, найдены исследователи.
Тогда приблизительно 3 года спустя, это распалось на две фазы: одно богатое глиной и другое бедное глиной. Однако никакое такое разделение фазы не произошло при концентрациях выше 1%. В отличие от этого, при более низких концентрациях, при которых расположение глиняных частиц было все время в движении при концентрациях выше 1%, который структура в конечном счете прекратила изменять, указав, что частицы захватили в стабильную структуру: гель равновесия.Согласно Ruzicka и коллегам, глиняные частицы достигают равновесия из-за способа, которым они взаимодействуют друг с другом.
Типичные частицы, рассеянные в жидкости, имеют нагрузки, распределенные симметрично через их поверхности, и будут взаимодействовать со всеми их самыми близкими соседями, когда они формируют гель. Относительно высокая плотность частиц должна была сделать, это не будет обычно существовать в жидком состоянии, но они могут существовать, если жидкость подвергается разделению фазы.Глиняные частицы, напротив, формы диска и имеют асимметричное распределение нагрузки — чистый отрицательный заряд на их лицах и чистый положительный заряд вдоль их краев.
Таким образом, они не взаимодействуют со всеми их самыми близкими соседями, позволяя им захватить вместе в более низких удельных весах. Также, говорят исследователи, материал будет в состоянии сформировать гель без помощи перехода фазы. Рузика объясняет, что приостановка будет изменяться обратимо и постоянно от жидкого состояния в государство геля, процесс, подтвержденный машинными моделированиями, развитыми группой.Это открытие имеет много возможного применения, говорит Рузика.
Каждый – батареи, содержащие электролит геля, который произвел бы относительно большую мощность для данного веса батареи и который мог быть включен в микроскопические устройства, если гель мог бы быть сделан в достаточно низкой плотности. Также гели равновесия могли использоваться в качестве покрытий для поставки наркотиков в орган.
Эти покрытия необходимы, чтобы защитить от иммунной системы органа и распасться, когда препарат достигает своей цели, таким образом делание покрытий легче уменьшило бы сумму материала, в конечном счете заканчивающегося в органе.Том Маклиш, мягкий физик конденсированного вещества в Даремском университете в Соединенном Королевстве, не связанный с исследованием, говорит, что работа важна, потому что это обеспечивает экспериментальную демонстрацию нового состояния вещества.
И он соглашается, что работа могла также иметь “заявления много”. Он утверждает, что объем для заявлений мог быть улучшен чрезвычайно путем производства гелей равновесия искусственно — другими словами, путем создания гелей, содержащих частицы с определенными распределениями нагрузки вместо того, чтобы использовать существующие ранее материалы, как имел место в текущей работе.