Nie tylko cząstki o przeciwnych ładunkach, ale także podobnie naładowane mogą się łączyć w skupiska, jeśli są zawieszone w cieczy - informuje pismo "Nature Nanotechnology".
Jak powszechnie wiadomo, cząsteczki naładowane dodatnio i ujemnie przyciągają się wzajemnie, natomiast cząsteczki o jednakowych ładunkach - odpychają się.
Naukowcy z wydziału chemii Oxford University wykazali jednak, że podobnie naładowane cząstki zawieszone w cieczach mogą przyciągać się nawzajem, przy czym obserwowany efekt różni się w zależności od rozpuszczalnika i znaku ładunku. Za pomocą mikroskopii w jasnym polu zespół prześledził ujemnie naładowane mikrocząstki krzemionki zawieszone w wodzie i odkrył, że gdy są od siebie oddalone, przyciągają się nawzajem, tworząc sześciokątnie ułożone skupiska. Jednakże dodatnio naładowane cząstki krzemionki nie tworzyły podobnych skupisk w wodzie.
Natomiast w przypadku rozpuszczalników, takich jak alkohole, sytuacja jest odwrotna: ładunki ujemne się odpychają, za to dodatnie - przyciągają.
Nowe odkrycie (https://www.nature.com/articles/s41565-024-01621-5) nie tylko obala dotychczasowe przekonania, ale również może znaleźć bezpośrednie zastosowanie w procesach obejmujących interakcje międzycząsteczkowe zachodzące w roztworach, na przykład samoorganizację, krystalizację czy rozdzielanie faz.
Korzystając z teorii oddziaływań międzycząstkowych uwzględniającej strukturę rozpuszczalnika na granicy faz, zespół ustalił, że w przypadku ujemnie naładowanych cząstek w wodzie istnieje siła przyciągania, która przy dużych odległościach przewyższa odpychanie elektrostatyczne, co prowadzi do tworzenia klastrów. W przypadku dodatnio naładowanych cząstek w wodzie ta interakcja związana z rozpuszczalnikiem jest zawsze odpychająca i nie tworzą się żadne skupiska.
Efekt przyciągania zależy od pH: zespół był w stanie kontrolować powstawanie (lub nie) skupisk cząstek ujemnie naładowanych poprzez zmianę pH. Bez względu na pH, dodatnio naładowane cząstki nie tworzyły skupisk.
Z kolei zmiana rozpuszczalnika na etanol (alkohol etylowy) sprawiła, że to dodatnio naładowane cząstki aminowanej krzemionki tworzyły sześciokątne skupiska, podczas gdy ujemnie naładowana krzemionka - nie.
Według autorów zjawisko to oznacza fundamentalną zmianę myślenia o procesach tak różnych, jak stabilność produktów farmaceutycznych i produktów chemicznych czy patologiczne złogi cząsteczek występujące w ludzkich chorobach. Nowe odkrycia dostarczają również dowodów na możliwość badania właściwości międzyfazowego potencjału elektrycznego spowodowanego rozpuszczalnikiem, takich jak jego znak i wielkość, które wcześniej uważano za niemierzalne.
"Jestem naprawdę bardzo dumny z moich dwóch doktorantów, a także studentów, którzy wspólnie pracowali nad tym fundamentalnym odkryciem" - zaznaczył prof. Madhavi Krishnan (Wydział Chemii Uniwersytetu Oksfordzkiego), który kierował badaniem.(PAP)
Paweł Wernicki
Wydarzenie mogło oglądać na ekranach telewizorów ponad 500 milionów ludzi na całym świecie.
Bo serce pracuje intensywnie. Uważać powinny zwłaszcza osoby z chorobami układu krążenia.