Открыто влияние магнитного поля Земли на течение жидкости
Магнитное поле Земли в 100 раз слабее магнитика на холодильник, но оно не только незаметно защищает жизнь на планете, но и может быть задействовано в создании новых наночастиц и материалов. Таковы результаты экспериментов в разных частях света, описанные в журнале Small.
Авторы исследования уверены, что новые данные, основанные на моделировании в высокоскоростном вихревом микрофлюидном устройстве (VFD), открывают захватывающие перспективы в нанопроизводстве и устойчивой «зеленой» химии.
Проведенные в пяти точках мира опыты показали, что геомагнитное поле влияет на хиральность лемнискат в трубке VFD в зависимости от направления ее вращения.
«Проще говоря, мы обнаружили, что течение жидкости в сочетании с магнитными полями может приводить к преобладанию одной хиральности (лево- или правозакрученных структур) над другой», — объясняет профессор чистых технологий Колин Растон из Института наноразмерных исследований и технологий Университета Флиндерса.
«Магнитное поле Земли — не просто безобидный фон. Оно не только помогает птицам мигрировать по всему миру, но и может стать полезной силой для человеческих начинаний, — продолжает он. — Наши эксперименты в Южном и Северном полушариях демонстрируют его скрытый потенциал, и теперь мы исследуем, как это можно использовать для создания хиральных молекул, макромолекул и материалов, просто изменяя параметры работы VFD».
Профессор Растон изобрел вихревое микрофлюидное устройство VFD почти 15 лет назад для изучения возможностей высокосдвигового течения жидкости в быстро вращающейся трубке. Недавно было установлено, что оно создает двойной спиральный поток и тайфуноподобные вихри.
Его уникальная конструкция привела к появлению новых методов разработки более эффективных лекарств, инновационных наночастиц, промышленных процессов, натуральной косметики, очистки воды и других применений — с меньшими затратами энергии и без использования обычных растворителей или токсичных химикатов.
Одним из первых громких прорывов, достигнутых при помощи VFD, стало разделение взаимодействующих белков. Эксперимент по приведению вареного яйца в исходное состояние был удостоен международной Шнобелевской премии в 2015 году.
Позже устройство показало свою полезность в производстве наноматериалов, разрушая прочные связи в углеродных нанотрубках (одном из самых прочных материалов в мире), а также для выделения ДНК, разработки быстрых биомаркеров болезней, управления несмешивающимися жидкостями и отделения нефти от воды без химикатов.
Опираясь на эти открытия, новое исследование раскрывает, как быстрый поток воды в микрофлюидном устройстве можно регулировать с помощью магнитного поля, что приводит к неожиданным и потенциально революционным результатам.
«Результаты также подчеркивают потенциал оптимизации процессов за счет изучения трехмерного пространства приложенных магнитных полей, включая возможное использование в квантовых устройствах для управления фотонами и электронами. Помимо экологических преимуществ, VFD значительно упрощает процессы нанопроизводства, создавая новые метаматериалы, которые ранее не существовали, но обладают огромным потенциалом в квантовых технологиях», — заключил профессор.
Новый метод помогает понять, как Земля генерирует магнитное поле
Послушайте, как жутковато «звучит» магнитное поле Земли