Математическая модель получения наноструктур из растворов

Источник: nnm.ru

Ученые придумали множество методик получения наноструктур — распыление вещества лазером, облучение газораздрядной лампой, и т. д. Но самый простой и доступный способ — растворить вещество в воде, поместить каплю раствора на поверхность и высушить. Наночастицы в высыхающей капле устремляются от центра к периферии, в результате формируется кольцеобразная структура. При изменении температуры среды, концентрации частиц, материала подложки и др. условий свойства полученной наноструктуры также меняются.

Что особенно важно, теперь ученым не придется каждый раз вручную перебирать все возможные варианты, чтобы получить нужный результат. Специалисты Центра фотохимии РАН и сотрудники компании СИАМС представили математическую модель процесса самосборки микро- и наноструктур в каплях испаряющегося раствора. Она учитывает множество различных факторов и позволяет с высокой степенью точности определить свойства структуры, получающейся после высыхания капли раствора.

Для проверки модели ученые провели эксперимент с каплями воды, содержащими взвешенные частицы полистирола размером 540 нм. Объем частиц составлял в первом опыте 1%, во втором — 0,5% от объема капли. Объем капли, в свою очередь, равнялся 280 пиколитрам. Получившиеся после высыхания капель наноструктуры соответствовали просчитанным с помощью компьютерной модели. Как отметил руководитель исследования Петр Лебедев-Степанов, данная работа имеет большое значение и для фундаментальной, и для прикладной науки.