Rasplesane nanočestice na Ruđeru

Međunarodni istraživački tim pod vodstvom dr. sc. Stefana A. Mezzasalme s Instituta Ruđer Bošković (IRB) i dr. sc. Mareka Grzelczaka iz Centra za fiziku materijala (CFM) u Španjolskoj, u suradnji s dr. sc. Robertom Morandottijem iz Kanade (INRS), došao je do zanimljivog otkrića koje bi moglo imati značajan utjecaj na područje mekane robotike te autonomnih i samokretnih strojeva.

U novom radu, objavljenom u uglednom časopisu Advanced Materials, znanstvenici su opisali novi teorijskim model koji objašnjava fascinantno ponašanje nanočestica kada su kontinuirano izložene svjetlu.

Marek Grzelczak i Stefano A. Mezzasalma

"Zamislite savitljivog robota koji reagira na svjetlo i samostalno se kreće poput plesača na pozornici. U ovom istraživanju mi smo ispitali izvedivost takvih mehanizama te istražili kako nanočestice raspršene u običnoj tekućini poput vode reagiraju na svjetlo, kako se zagrijavaju i pokazuju nepredvidive obrasce kretanja. Rezultati do kojih smo došli otkrivaju područje u kojem se ove čestice ne kreću samo mehanički, već mogu izvoditi dinamični ples, mijenjajući svoje pokrete od smirenih i nježnih do živahnih i nepredvidivih," objašnjava dr. sc. Stefano A. Mezzasalma iz Laboratorija za optiku i optičke tanke slojeve IRB-a te jedan od dopisnih autora na radu.

Studija prvenstveno predstavlja novi teorijski model koji objašnjava kako ove nanočestice prolaze kroz samooscilaciju pod svjetlom, te što utječe na njihovu površinsku temperaturu i sklonost grupiranju u tekućini. Ove samooscilacije događaju se u širokom spektru frekvencija, od postupnih undulacija do bržih oscilacija, od nečujnih do čujnih valova. To je poput otkrića da glazba može biti umirujuća i mirna ili živahna i dinamična, te da ove čestice imaju svoj ritam i zvuk.

Kako bi potvrdili svoju hipotezu, istraživači su proveli niz novih laserskih eksperimenata u kojima su koristili zlatne nanocjevčice koje periodično mijenjaju svoju sklonost grupiranju pod svjetlom. Time su demonstrirali sposobnost fototermalnog (termoplasmoničkog) efekta da pokrene dinamične i kompleksne interakcije na makroskopskoj razini.

U biti, ovo istraživanje nudi intrigantan uvid u budućnost meke robotike, autonomnih i samokretnih strojeva sve do veličine nanočestica, kod kojih se komplicirani sustavi mogu konstruirati kako bi se sami oscilirali i izvodili različite pokrete, od metodičnih i predvidljivih do dinamičnih i hirovitih.

Primjene su također zamislive u raznim područjima gdje se koriste svjetlom pokretani uređaji.

"Ova otkrića proširuju naše temeljno razumijevanje kako koloidne nanočestice metala mogu reagirati na svjetlo. Jednostavno rečeno, otkrili smo da nanočestice u tekućini mogu plesati 'po svom ritmu' kad su izložene kontinuiranoj iluminaciji. To bi moglo otvoriti uzbudljive nove mogućnosti u razvoju malih strojeva i senzora koji idu izvan okvira mekanih robota," zaključio je dr. Stefano A. Mezzasalma.