Найден "ключ" к массовому производству наноматериалов

В наше время наночастицы, в 100 000 раз меньшие ширины пряди волос, можно найти во всём: от лекарств, автомобильных систем контроля за загрязнением атмосферы и до HD телевизоров. Специфические свойства, которым они обладают из-за крошечного размера и способности впоследствии увеличивать площадь поверхности, играет решающую роль в промышленности и научных исследованиях.

Одна лишь загвоздка: наноматериалы дорого и сложно изготовить промышленно. Недавно исследователи Братчи и Мальмштадт из Университете Южной Калифорнии создали новый способ производства наночастиц, который превращает кропотливую каторгу в масштабные автоматизированные линии сборки. До сих пор процесс изготовления наночастиц, как правило, предполагал ручное смешивание партии химикатов в традиционных химических лабораториях, оснащённых колбами и мензурками. Новейший подход к производству полагается на микрофлюидику - технологию, работающую с крошечными капельками жидкости в узких каналах.

Сначала учёные напечатали на 3D-принтере трубки около 250 микрометров в диаметре. Трубки были со всех сторон закрыты. Затем они построили параллельную сеть из четырех таких трубок и пропустили сквозь них комбинацию двух несмешивающихся жидкостей (например, нефти и воды). В то время, пока жидкости боролись, чтобы выбраться через отверстия, они выдавливали наружу крошечные капельки. Каждая из этих капелек выступала в качестве химического реактора микроскопического масштаба, в котором смешивались материалы и образовывались наночастицы. Метод воистину революционный: ведь каждый микрожидкостная трубка может создавать миллионы одинаковых капель, выполняющий одну и ту же реакцию.

Такого рода системы из трубок были придуманы ещё в прошлом, но не достигали результата из-за волнового эффекта изменения давления вдоль соседних трубок при забивании одной из них.  Заслуга Братчи и Мальмштадта в том, что они обошли эту проблему путем изменения геометрии трубок и так сконструировали стык между трубками, что все частицы получались одинакового размера, а система оказалась невосприимчива к изменениям давления.