Z cieczy zawierającej mikrocząstki można za pomocą elektrody wyciągać zaskakująco długie łańcuchy drobin. Ogniwa tych łańcuchów są ze sobą spojone przez otaczającą je cienką warstwę cieczy. Spektakularne zjawisko odkryte przy udziale polskich naukowców opisuje „Nature Communications”.Elektroda powoli odsuwa się od powierzchni cieczy. Za nią, jedna po drugiej, wyciągane są kolejne kuliste drobiny, jeszcze przed chwilą rozmieszczone chaotycznie w koloidalnym roztworze. Nad cieczą samoczynnie formuje się długi, regularny łańcuszek mikrocząstek – zjawisko nigdy wcześniej nie obserwowane. Po raz pierwszy zauważyli je, zbadali i opisali naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN, Wydziału Fizyki Uniwersytetu Adama Mickiewicza, Northwestern University w Evanston oraz Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego.
– Zapewne każdy miał okazję widzieć u mamy czy babci naszyjniki z korali nawleczonych na nić. Łańcuchy mikrocząstek, wytwarzane i badane przez nasz zespół, są do nich z wyglądu bardzo podobne, lecz mają znacznie mniejsze rozmiary. Najciekawsza jest jednak działająca tu fizyka. Za powstawanie tych regularnych struktur odpowiada zespół wcale nietrywialnych zjawisk, a rolę nici łączącej poszczególne drobiny pełni ciecz. Co więcej, nić w naszyjniku przechodzi przez środki koralików, podczas gdy nasza nić, czyli ciecz, mikrocząstki otacza – mówi dr Filip Dutka z Wydziału Fizyki UW.
Odkryte zjawisko wizualnie przypomina jeden z najważniejszych procesów technologicznych współczesnej cywilizacji: opracowaną przez prof. Jana Czochralskiego metodę hodowli monokryształów, polegającą na wolnym wyciąganiu pręta z zarodkiem krystalizacji z roztopionego materiału.
Łańcuchy są elastyczne i można je wyginać w różne kształty. Sporo zależy jednak od rodzaju użytych cieczy. Długość łańcuchów koloidalnych zależy od liczby i ciężaru mikrocząstek. Polscy badacze przeprowadzili eksperymenty dla cząstek o średnicach od ok. 100 nanometrów do 200 mikrometrów. Łańcuchy wytworzone z mikronowych cząstek liczyły nawet kilka tysięcy elementów i osiągały długość rzędu kilkunastu centymetrów.
Wydaje się, że atrakcyjne właściwości koloidalnych i ziarnistych łańcuchów zostaną szybko wykorzystane. Już teraz trwają prace nad użyciem zjawiska do produkcji cienkich, przewodzących struktur osadzanych na podłożach o różnej chropowatości i właściwościach. Struktury te mogłyby być elementami np. elastycznych układów elektronicznych. Potencjalnie łańcuchy można byłoby tworzyć także z żywych komórek, co otwierałoby drogę do ewentualnych zastosowań biotechnologicznych czy nawet medycznych.