Ученые из химического факультета Оксфорда провели исследование, которое выявило интересное явление - частицы с одинаковым зарядом могут притягивать друг друга в растворе. Это противоречит принципам физики, согласно которым частицы с одинаковым зарядом должны отталкиваться.
Команда химиков обнаружила, что в зависимости от растворителя и знака заряда частицы могут вести себя по-разному. Они выяснили, что отрицательно заряженные частицы в воде могут притягиваться на больших расстояниях, в то время как положительно заряженные частицы будут отталкиваться. Но в некоторых растворителях, таких как спирты, происходит обратный эффект.
Эти открытия имеют важное практическое значение для многих процессов, включая самосборку, кристаллизацию и разделение фаз. Они также противоречат общепринятому представлению об отталкивающем взаимодействии между заряженными частицами. Эффекты, обнаруженные учеными, могут изменить наше понимание физических процессов и привести к новым открытиям в области электромагнетизма и химии.
Применив метод микроскопии светлого поля для изучения поведения микрочастиц кремнезема в воде, команда исследователей обнаружила, что отрицательно заряженные частицы притягиваются друг к другу, образуя характерные гексагонально расположенные кластеры. В то же время, положительно заряженные частицы аминированного кремнезема не образовывали кластеров в рассматриваемых условиях.
С использованием теории межчастичных взаимодействий, учитывающей структуру растворителя на границе раздела фаз, было установлено, что для отрицательно заряженных частиц в воде существует сила притяжения, преобладающая над электростатическим отталкиванием на больших расстояниях, что приводит к образованию кластеров. В случае положительно заряженных частиц взаимодействие с растворителем всегда оказывается отталкивающим, и кластеры не формируются.
Замена воды растворителем, таким как этанол, дало интересные результаты: положительно заряженные частицы аминированного диоксида кремния образовывали кластеры, в то время как отрицательно заряженные частицы кремнезема не проявляли такого поведения.
Эти открытия подчеркивают важность пересмотра наших представлений о межчастичных взаимодействиях и могут найти применение в различных областях, от фармацевтической промышленности до биомедицины. Результаты исследования, опубликованные в журнале «Nature Nanotechnology», подчеркивают значение изучения межфазного электрического потенциала растворителя и открывают новые возможности для контроля процессов сборки вещества в растворе.
Это исследование вносит значительный вклад не только в наше понимание молекулярных взаимодействий, но и помогает расширить границы нашего знания о сложных химических процессах в природе.