"Физики из МГТУ имени Н. Э. Баумана изучили взаимодействие между сферическими микрочастицами во вращающихся магнитных и электрических полях. Оказалось, что при определенных параметрах вращения поля, описывающие кривую на поверхности конуса, цилиндра или эллипсоида, приводят к одинаковым взаимодействиям частиц в горизонтальной плоскости. Исследование поможет создать технологии синтеза новых материалов с заданными свойствами на основе явления управляемой самоорганизации в мягкой материи", – говорится в сообщении.
Если к плавающим в жидкости частицам приложить внешнее электрическое или магнитное поле, то они начинают взаимодействовать между собой. Однако если внешнее поле будет быстро вращаться в пространстве, намного быстрее, чем частицы движутся в растворе, то ими можно управлять. Например, можно добиться того, чтобы они сблизились или отдалились друг от друга. Таким образом, вращающиеся магнитные и электрические поля можно использовать, например, для самосборки новых материалов в растворах.
В новой работе ученые из МГТУ им. Баумана рассчитали на компьютере, как будут себя вести сферические микрочастицы в по-разному вращающихся электрических и магнитных полях. Например, поля могут вращаться, описывая в пространстве кривые, которые лежат на определенных геометрических поверхностях: в плоскости, на конусе, цилиндре и эллипсоиде. Для расчета исследователи использовали коллоидные частицы диоксида кремния в электрическом поле и частицы из оксида железа в магнитном поле.
Оказалось, что в случаях с конусом, цилиндром и эллипсоидом взаимодействия можно привести друг к другу. Более того, можно создать особые кривые полей, при которых частицы взаимодействуют с соседями одинаково во всех направлениях. При этом характеристики этих кривых можно изменять таким образом, чтобы частицы либо притягивались друг к другу, либо отталкивались и отдалялись друг от друга по-разному в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Для каждого конкретного случая, как выяснили исследователи, есть возможность подобрать нужный тип взаимодействия частиц.
"Для нас самих оказалось неожиданным, что такие сложные и разные конфигурации внешних полей напрямую взаимосвязаны между собой. Мы можем "конструировать" взаимодействия между частицами при помощи сложных пространственно-вращающихся полей. Магические параметры, найденные нами, открывают возможность изучать управляемую самосборку и самоорганизацию в трехмерных материалах, а не только в монослое", – рассказал один из авторов исследования, профессор МГТУ им. Баумана Станислав Юрченко.
