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金のセンサーフレークが私たちの世界の目に見えない力を明らかにします

チャルマーズ工科大学の研究チームは、物質の最小構成要素間に作用する力を可視化することに成功した。 彼らは、金、塩水、光を組み合わせて、私たちが「自然の目に見えない接着剤」と呼ぶ傾向にあるものの観察を可能にする非常にシンプルなプラットフォームを作成しました。これらは、塵が表面に付着したり、ヤモリが天井を逆さまに歩くことを可能にする力であるだけでなく、材料、分子、さらには銀河のような巨大な構造がどのように組織されるかを決定する同じメカニズムでもあります。 チャーマーズの物理学研究室では、博士号が ミカエラ・ホシュコバ 実験の単純さを示しています。彼は、塩水溶液に溶かした何百万もの金のフレークが入った小さな容器を持っています。この液体を金でコーティングされたガラス板に滴下すると、フレークはすぐに表面に移動しますが、表面に触れる数ナノメートル前に止まります。結果として生じるギャップは、小さな光トラップのように機能します。 この小さなナノスケールの「飼い葉桶」内に光が何度も閉じ込められ、反射されると、フレークの位置に応じて変化する鮮やかな色が生み出されます。顕微鏡の画面上では、フレークは色とりどりの小さなホタルになり、フレークを動かす力が色によって明らかになります。 この視覚的表現の背後には、2 つの競合する力の微妙なバランスがあります。一方で、として知られる引力は、 カシミール効果、非常に近い距離にある物体が互いに引き合う量子現象。一方、塩水中の荷電イオンによって生じる反発静電力。 2 つの力が完全にバランスすると、フレークはそれ自体でナノメートルのギャップを作成します。これは自己集合と呼ばれるプロセスです。そして、まさにこのバランスこそが、光をさまざまな色合いで「歌う」のです。 または ホシュコバ は、システムを混乱させる人間の介入を必要とせずに、プラットフォームがどのようにして基本的な現象の研究を可能にするかを説明します。同じ技術を使用して、研究者は流体中の個々の粒子の電荷やそれらの相互作用を研究できます。これまでは複雑な機器が必要であり、同じ空間スケールにアプローチできなかった機能です。 この研究は教授のグループによる以前の研究に基づいています イースト・シェガイ彼は数年前に、2 つの金フレークが自己集合してナノ共振器になることを発見しました。現在の開発では、この知識を完全に機能する測定プラットフォームに変え、フレークが「浮遊センサー」として機能します。これにより、物理学や材料だけでなく、化学や生物学の可能性も広がります。 流体中の個々の粒子間の相互作用を理解することは、シリーズにとって重要です テクノロジー。薬物が体内でどのように分散するかから、バイオセンサーや水フィルターがどのように機能するかまで。化粧品のような日用品でさえ、成分がどれだけ安定して固まらないかにかかっています。このような単純な方法でこのような複雑な質問に対する答えが得られるという事実は、その重要性を強調しています。 Hošková 氏は完成したサンプルを示しています。2 枚の薄いガラス板の間にフレーク滴と必要な溶液の両方が保持され、蒸発を防ぐ方法で密封されています。 研究者は溶液中の塩分濃度を変化させ、表面からフレークの距離がどのように変化するかを観察することで、働いている基本的な力を正確に記録することができます。シンプルなハロゲンランプからの光を光学顕微鏡と分光器と組み合わせることで、最近まで複雑な実験室のセットアップを介してのみアクセスできた目に見えないメカニズムを明らかにするのに十分であることが証明されています。 このような素朴な系、塩水中の金のフレークは、銀河形成に関する新たな洞察を私たちに与えてくれるのでしょうか？チャーマーズのチームは、まさに自己組織化の原理とナノスケールの力が宇宙の大規模スケールで繰り返されるように見えるため、そう考えている。そしてこれは、結局のところ、自然法則がいかに普遍的であるかを示しています。 研究、 PNASに掲載されましたは、新しい測定方法を提供するだけでなく、通常は隠されたままの世界への窓を開きます。 #金のセンサーフレークが私たちの世界の目に見えない力を明らかにします