Физики заставили поверхность металла поднимать воду

Если осветить сверхъяркой вспышкой поверхность металлической пластинки, можно создать на ней наноструктуру, которая сможет поднимать воду вверх, против силы тяжести. Чуньлэй Го (Chunlei Guo) и Анатолий Воробьёв из университета Рочестера продолжают свои эксперименты со ультрамощным фемтосекундным лазером.

Металлический кружок перед началом эксперимента ничем не выдаёт свою "подкорректированную" сущность (кадр University of Rochester).

О технологии, применяемой Го, и о нескольких предыдущих достижениях его группы мы рассказывали буквально на днях, когда говорили о создании им сверхэкономичных ламп накаливания.

Напомним только главное: попадание на поверхность образца пятна от фемтосекундного лазера, развивающего в этот миг мощность, превышающую мощность всех электростанций США, создаёт наноразмерные структуры, тонкое строение которых зависит от параметров излучения. А уже от конкретных особенностей этих структур (это невидимые глазу ямки, бороздки, шарики, нити и так далее) зависят необычные свойства получаемых образцов.

В частности, в новых опытах Го и Воробьёв получили металл, который поднимает воду вверх намного быстрее, чем это проделывают естественные капилляры в корнях и стволах деревьев. Темп перемещения влаги по поверхности обработанной пластины достигал одного сантиметра в секунду. А это может пригодиться при создании медицинских диагностических микрочипов нового поколения или необычных систем охлаждения процессоров.

Притяжение молекул воды и металла в комбинации с испарением производит силы, перебрасывающие воду всё выше и выше вдоль пластинки, — объясняют учёные.

Капля "десантируется" у основания кружка и начинает свой путь вверх – вдоль обработанной полоски материала, что проявляется в посветлении этой поверхности. Короткий ролик с опытом можно посмотреть в пресс-релизе университета (кадры University of Rochester).

Наноструктуры изменяют способ взаимодействия молекул жидкости и металла, что позволяет им притягиваться друг к другу больше или меньше, чем обычно, в зависимости от настроек лазера.

Металлические наноструктуры определённых размеров привлекают воду даже сильнее, чем взаимодействуют между собой сами молекулы воды, в результате чего жидкость быстро распространяется по всему обработанному участку образца.

Но при других настройках металл становится, напротив, гидрофобным, то есть начинает отталкивать молекулы воды. И это тоже может оказаться ценным в построении различных микрожидкостных чипов или, к примеру, в создании антибактериальных покрытий (на совершенно сухой поверхности микробы не размножаются).

Пока обработка площади размером с монетку занимает 30 минут (ведь за одну вспышку лазер освещает лишь участок с кончик иглы), но Го и его коллеги работают над повышением производительности метода.