Studerar "naturens klister" genom minimala hålrum

- Det vi ser är hur grundläggande krafter i naturen samspelar med varandra. Genom de små hålrummen kan vi nu mäta och studera de krafter vi kallar "naturens klister" - det som binder samman objekt på de allra minsta skalorna. Vi behöver inte ingripa i vad som sker, vi iakttar bara de naturliga rörelserna hos flagorna, säger Michaela Hošková, doktorand vid institutionen för fysik på Chalmers och förstaförfattare till den vetenskapliga artikel i tidskriften PNAS där plattformen presenteras.

Genom ljuset som fångas i håligheterna kan forskarna studera den känsliga balansen mellan två krafter - en som drar de små objekten mot varandra och en som håller dem isär. Den sammanfogande kraften, Casimireffekten, gör att guldflagorna kopplar ihop sig med varandra och underlaget. Den andra, elektrostatiska kraften, uppstår i saltvattenlösningen och motverkar att flagorna klibbar ihop helt med underlaget. När de två krafterna balanserar varandra, uppstår något som kallas för självmontering. Det är hålrummen som skapas i processen som öppnar de nya forskningsmöjligheterna.

- Krafter på nanoskalan påverkar hur olika material eller strukturer byggs ihop, men vi förstår fortfarande inte alla principer som styr denna komplexa självmontering. Om vi förstår dem fullt ut, kan vi lära oss att kontrollera självmontering på nanoskalan. Samtidigt kan vi få insikter i hur samma principer styr naturen på mycket större skalor, till och med om hur galaxer tar form, säger Michaela Hošková.

Guldflagor blir till flytande sensorer

Chalmersforskarnas nya plattform är en vidareutveckling av flera års arbete inom professor Timur Shegais forskargrupp vid institutionen för fysik. Från att för fyra år sedan ha gjort upptäckten att nano-guldflagor kan självmontera i en saltvattenlösning, har forskarna nu alltså utvecklat en metod för att studera olika fundamentala krafter.

Forskarna tror att plattformen, där de självmonterade guldflagorna agerar som flytande sensorer, kan komma till nytta inom många olika vetenskapliga områden, som fysik, kemi och materialvetenskap.

- Metoden låter oss studera laddningen hos enskilda partiklar och krafterna som verkar mellan dem. Andra metoder för att studera dessa krafter kräver ofta avancerade instrument, som inte kan ge information ända ner på partikelnivå, säger forskningsledaren Timur Shegai.

Kan ge ny kunskap om alltifrån läkemedel till biosensorer

Ett annat sätt att använda plattformen, som är viktigt för utvecklingen av många teknologier, är för att få bättre kunskap om hur enskilda partiklar interagerar i vätska och antingen håller sig stabila eller tenderar att fastna i varandra. Det kan ge nya insikter om mediciners väg genom kroppen, eller hur man kan tillverka effektiva biosensorer, eller vattenfilter. Men det är också viktigt för olika vardagsprodukter som man inte vill ska klumpa ihop sig, exempelvis kosmetika.

- Att plattformen gör det möjligt för oss att studera fundamentala krafter och materialegenskaper visar dess potential som en verkligt lovande forskningsplattform, säger Timur Shegai.

I labbet öppnar Michaela Hošková en ask som innehåller ett färdigt exemplar av plattformen. Hon lyfter den med en pincett och visar hur lätt den kan placeras i mikroskopet. Mellan två tunna glasskivor ryms allt som behövs för att studera naturens osynliga klister.

- Det jag tycker är allra mest spännande är att själva mätningen är så vacker och lätt. Metoden är enkel och snabb och bygger bara på guldflagornas rörelser och interaktionen mellan ljus och materia, säger Michaela Hošková och låter mikroskopet zooma på in på en guldflaga, vars färger omedelbart avslöjar vilka krafter som är i spel.

• [email protected]
• 031-772 31 23
• Gå till personsida

• [email protected]
• Gå till personsida

• [email protected]
• 031-772 31 23
• Gå till personsida

• [email protected]
• Gå till personsida