Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Регулируемые взаимодействия в коллоидных суспензиях вызывает большой интерес как с теоретической, так и с практической точки зрения [1]. Часто встречающаяся в природе самосборка суспензий микро- и наночастиц дает возможность разрабатывать новые материалы для использования в фотонике [2], катализе и биомедицинских приложениях [3]. Коллоидные системы чрезвычайно важны для фундаментальных исследований, в дополнение к их практической ценности, потому что они могут использоваться в исследованиях обычных явлений конденсированного и активного мягкого вещества и имитировать молекулярное поведение [4].
В настоящей работе представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований управляемых взаимодействий между частицами в двумерных коллоидных системах, которые индуцируются и регулируются внешними вращающимися электрическими и магнитными полями. В работе так же обсуждаются перспективные методы визуализации управляемых трехмерных коллоидных и живых систем.
Помещая систему коллоидных частиц во внешние быстро вращающиеся электрические поля (103...106 Гц), мы индуцируем управляемые дальнодействующие взаимодействия между частицами. С помощью электрического поля мы контролируем амплитуду взаимодействий, а используя видеомикроскопию мы можем наблюдать динамику эволюции системы. Это позволяет проводить углубленные исследования фундаментальных явлений, таких как самосборка, конденсация и испарение, плавление и кристаллизация, спинодальный распад, динамика дислокаций, зарождение и коалесценция. Разработанная экспериментальная установка для управляемой самосборки во внеших вращающихся электрических полях показана на рис. 1.
В работе рассмотрена теоретическая и экспериментальная технология исследования коллоидных суспензий на кинетическом уровне с разрешением отдельных частиц во вращающихся электрических [5–10] и магнитных полях [9], уникальная экспериментальная
установка для создания вращающегося электрического поля [6]; роль трёхчастичного взаимодействия в динамике самосборки [5]; построение фазовых диаграмм во внешних полях [7], дизайн взаимодействий с внутренней структурой частиц и специальными годографами вращения внешнего поля [8, 9].
Кроме того, в докладе обсуждаются перспективные направления исследования управляемой самосборки под действием внешних трехмерных (3D) электрических полей и особенности перехода от квази-двумерных к трёхмерным системам. Создание вращающихся трехмерных электрических полей с уникальными годографами представляет собой перспективную задачу для будущих исследований.
На сегодняшний день существует множество методов реконструкции объемных объектов, однако ни один из них не предоставляет возможность детального изучения динамики физических процессов в коллоидных и живых системах. Одним из перспективных методов визаулизации трехмерных систем является применение методов световой плоскостной микроскопии для исследования коллоидных систем.
Используя световую микроскопию [11, 12] в сочетании с цифровыми методами Фурье, можно исследовать динамику коллоидных образцов и молекул ДНК. Этот метод оказывается чрезвычайно полезным для понимания динамики жидких суспензий, мягких материалов, клеток и тканей, однако, до сих пор остается нерешенным вопрос низкого временного разрешения этого метода.
Таким образом, нами предлагается уникальная экспериментальная система для трехмерной визуализации, которая показана на рис. 2, состоит из набора лазерных плоскостей. Такая система может позволить восстанавливать положение микрочастиц коллоидной суспензии в 3D-пространстве с высоким временным разрешением. Кроме того, в работе обсуждаются перспективы использования других методов визуализации.
