За прошлое десятилетие исследовательские группы во всем мире создали множество маленьких частиц, перемещающихся самостоятельно, приводя себя в воздействие вперед. В итоге исследователи сохраняют надежду применять такие частицы, чтобы поставить наркотики в органе и смахнуть химические выбросы. Сейчас, две бригады исследователей дали этим микрочастицам пару новых навыков. Любой разрешает им плавать вверх по течению, подражая методу, которым определенные бактериальные патогены находят собственные цели; второй создаёт много водородный газ для топливных элементов при беспрецедентном уровне.
Самоприведенные в воздействие микрочастицы — лишь одна миллионная примерно одного метра через — применяет разные химикаты в растворе как горючее, разламывая их для продвижения себя вперед. В 2004, к примеру, исследователи проектировали наноизмеренные частицы, когда помещено в раствор, содержащий перекись водорода, генерирующие ионы гидроокиси, создающие мелкое электрическое поле около частиц; в силу того, что сами частицы наполнены, они отвечают на ту область и выжиты раствор.Сейчас, исследователи забрали ту работу шаг вперед.
Бригада во главе с исследователями в Нью-Йоркском университете информирует сейчас в Научных Трансгрессиях, что это сделало микрочастицы с двигателем перекиси водорода, при верных условиях, плавающие вверх по течению против жидкости, текущей через мелкий капилляр. Паразитные бактерии применяют практически такой же способ для подталкивания к жидкому давлению в мочевых дорогах для колонизации мочевого пузыря.
В этом случае синтетические частицы являются белыми пластмассовыми сферами размера микрометра, содержащими мелкий круглый участок гематита либо оксида железа. В растворе гематит откалывает кислород от водорода. Эта реакция настраивает химические и местные электрические градиенты, заставляя бусинки полимера заняться серфингом вперед на тех потоках в направлении их выпячивания гематита.
Но это делает так лишь в присутствии светло синий света. Без света частицы о. В то время как свет включен, но, гематит абсорбирует достаточно избыточной энергии для исполнения ее движения и химической реакции. Исследователи также нашли, что, когда они выдвигают собственный раствор через пипетку, частицы плавают против потока.
“Это весьма захватывающе”, говорит Том Маллоук, химик и микромоторный специалист в Университете штата Пенсильвания, университете Парк, кто не был связан с работой. Он отмечает, что исследователи произвели довольно много разных типов микродвигателей, перемещающихся через химические градиенты — процесс, известный как хемотаксис — но что это – первое, отвечающее на поток жидкости либо rheotaxis. “Это – новый способ контроля, что обширно применим к микродвигателям”, говорит Маллоук.
Он додаёт, что имело возможность бы быть вероятно применять результат для улучшения доставки лекарственных средств в опухолях, в большинстве случаев, проявляющих давление против составов, пробующих входить.Во втором изучении бригада во главе с нанотехнологом Джозефом Ваном из Калифорнийского университета, Сан-Диего, применяла двигатели микрочастицы для изучения совсем другого применения. В этом случае их цель была в том, чтобы поставлять водород топливному элементу, употребляющемуся для преобразования химической энергии в электричество, которое может употребляться для включения автомобиля либо к себе.
В этих клетках водородный газ (H2) сломан в одном электроде в положительно заряженные электроны и водородные ионы. Поток электронов создаёт электричество, которое отправляют через провод для включения устройств.
Поток тогда возвращается к второму электроду, где электроны видятся с положительно заряженными кислородом и водородными ионами от воздуха для генерации воды.Но не обращая внимания на то, что водородные топливные элементы весьма действенны при преобразовании газов к электричеству, сами газы принимают громадной количество.
Это мешает хранить достаточно из них около топливного элемента для обеспечения достаточного количества электричества для включения автомобиля по громадному расстоянию, к примеру.Один выбор пребывает в том, чтобы применять катализаторы для реакции с плотными энергией жидкими видами горючего, такими как борогидрид натрия для генерации солидных сумм водорода, что может тогда питаться в топливный элемент. Такие катализаторы были сделаны посредством маленьких микрочастиц. Но существует польза: каталитические частицы создают водород методом формирования пузырей, где они вступают в контакт с раствором борогидрида натрия.
Те пузыри, это оказывается, имеют тенденцию цепляться за частицы и мешать тому, чтобы катализатор продолжал собственную работу, значительно замедляя реакцию.Так для их изучения, Ван и его сотрудники организовали частицы «Януса» с двумя частями, названные в честь лицемерного римского всевышнего. Одна добрая половина частицы была сделана из титаного сплава, не реагирующего с борогидридом натрия. Вторая добрая половина была платиной, реагирующей энергично, срывая молекулы H2.
Потому, что частицы изгоняют H2 лишь из платиновой стороны, они стреляют через раствор и на большом растоянии от пузырей H2, как они формируются. В следствии платиновая поверхность все время выставляется борогидриду натрия и талантливая преобразовать его в H2.
В недавней статье, опубликованной онлайн перед печатью в Интернациональном Выпуске Angewandte Chemie, Ван и его сотрудники сказали, что их частицы увеличили водородное производство кое-какие 20-кратные по прошлым упрочнениям.Mallouk, не связанный с этим изучением также, говорит, что работа отмечает умное подтверждение понятия для повышения темпа производства H2 и имела возможность дать водородным машинам топливного элемента громадное увеличение.
Более обширно он говорит, это показывает, как создание мобильных катализаторов имело возможность бы ускорить довольно много разных типов реакций. “Это могло быть сильным и нужным понятием”.