Amerika, Xitoy va Yaponiya olimlarining jamoasi biomolekulalardan tashkil topgan nanotomchilarning barqarorligini tushuntiruvchi mexanizmni ishlab chiqdi. Eng mayda tomchilar yuzasida zaif musbat zaryad hosil bo'lishi, bu elektrostatik itarishni keltirib chiqarishi va ularning birlashishining oldini olishi aniqlandi.
>Suvni moy bilan aralashtirib, intensiv chayqatganda dastlab ko'p miqdorda mayda moy tomchilari hosil bo'ladi. Biroq, bunday tizim beqarordir: sirt energiyasini minimallashtirish uchun mayda tomchilar yo'qolishga, katta tomchilar esa kattalashishga intiladi. Katta bo'lishning ikkita asosiy jarayoni mavjud: tomchilar kontaktda Brown harakati tufayli birlashishi mumkin, yoki Ostvald pishishi sodir bo'ladi, bunda mayda tomchilar erib ketadi va ajralib chiqqan modda kattaroq tomchilarga o'tadi.
Hayvon hujayralarida oqsil, nuklein kislotalar va boshqa biomolekulalarni o'z ichiga olgan nanotomchilar (diametri taxminan o'nlab nanometr) bir necha soat yoki hatto kunlar davomida barqarorligini saqlab qolishi ma'lum. Avval olimlar bu barqarorlik biokimyoviy reaksiyalar, shuningdek, sitoskeleton va sirt faol oqsilarning ta'siri bilan bog'liq deb taxmin qilishgan, ammo bu masalaga to'liq javob yo'q edi.
Hongkon universiteti tomonidan boshchiligidagi Amerika, Xitoy va Yaponiya fiziklarining jamoasi nanotomchilarni stabilizatsiyalashning qo'shimcha mexanizmini aniqladi. Tadqiqotchilar qarama-qarshi zaryadlarga ega ikki polielektrolit suvli eritmasini o'rgandilar - musbat zaryadli PDDA va manfiy zaryadli PMA. Bu tizimlar odatda oqsil va nuklein kislotalar eritmalari ichida hosil bo'ladigan biomolekulyar kondensatlarni taqlid qilish uchun soddalashtirilgan model sifatida ishlatiladi.
Fiziklar turli boshlang'ich konsentratsiyalarga ega eritmalarni tayyorladilar, bunda har bir eritmadagi PMA va PDDA nisbati 1:1 da ushlab turildi. Natijada, suv muhitida polielektrolit tomchilari hosil bo'ldi, bunda yanada konsentrlangan namunalarda tomchilar dastlab kattaroq o'lchamga ega edi. O'n ikki soat davomida dinamik yorug'lik tarqalishi usuli yordamida bu tomchilarning o'sishi kuzatildi. Ma'lum bo'lishicha, o'sish tezligi boshlang'ich o'lchamga bog'liq edi: eng katta tomchilar (diametri 500 nanometrdan oshgan) tez o'sdi. O'rta tomchilar dastlab juda sekin o'sishni namoyish etdi, ammo 250-300 nanometr diametrga yetgandan so'ng, ular katta tomchilar kabi tezlikda o'sishni boshladi. Eng mayda tomchilar (200 nanometrdan kam) eng kam faol o'sdi va natijada kuzatuv muddati davomida hajmlarini deyarli o'zgartirmadilar.
Hisoblash mualliflari Ostvald pishishi bunday katta molekulalar uchun juda sekin sodir bo'lishini xulosa qilishdi, shuning uchun ustun jarayon to'qnashuvda birlashish bo'lishi kerak. Biroq, bu birlashish elektrostatik to'siq bilan bloklanadi. PDDA ning musbat zaryadli zanjiri PMA ning manfiy zaryadli zanjiridan sezilarli darajada uzunroq bo'lgani sababli, PMA ning qisqa zanjirlari zich tomchi ichida bo'lib qolishdan ko'ra, atrof-muhit suyuqligida qolishga ko'proq moyil, chunki u yerda ular ko'proq harakat va egilish erkinligiga ega. Bu natijada, manfiy zaryadlarning bir qismi tomchi tashqarisida qoladi, bu esa uning yuzasida kichik musbat zaryad ortiqchaligiga olib keladi. Zeta-potensiallarni o'lchash va kompyuter modellashtirish natijalariga erishilgan ma'lumotlar sirtdagi zaryad zichligi aynan mayda tomchilarda maksimal ekanligini tasdiqladi. Shunday qilib, kichik tomchilar ustun bo'lgan tizimda elektrostatik to'siq ularning birlashishiga to'sqinlik qiladi. Tomchilar o'lchami kattalashishi bilan bu to'siq zaiflashadi, bu esa ba'zi tomchilarning birlashishiga, kattalashishiga imkon beradi va ularning keyingi o'sishi deyarli cheksiz bo'ladi.
2024 yilda AQSh, Buyuk Britaniya, Niderlandiya va Germaniya olimlarining guruhining moy tomchilari bilan muzlash jarayonini o'rgangan. Tez sovutish paytida moy tomchilari muzni kutgandan boshqacha deformatsiya qilishini aniqladilar: tashqariga itarish o'rniga, ular muz qatlami ichiga cho'kilib kiradi. Mualliflar buni Marangoni hodisasi bilan izohladilar: silikon moyining sirt taranglik koeffitsiyenti keskin o'zgarganda, tomchining old qismi kuchli sirt tarangligiga duch keladi, bu esa suyuqlikning iliqroq hududlardan sovuqroq hududlarga harakatlanishiga sabab bo'ladi.
Fiziklar shuningdek, filin burun sochining suvda harakatini modellashtirdilar va burun sochining egilishi tufayli uning ustida Karman girdob yo'llari hosil bo'lishini aniqladilar. Ushbu yo'llar o'z-o'zini induksiyali shovqinning ortishiga va potentsial sezgirlikning pasayishiga olib keladi. Physics of Fluids jurnalida nashr etilgan maqolaning mualliflari, erishilgan natijalar suv osti apparatlari uchun gidrodinamik sensorlar ishlab chiqishda foydali bo'lishi mumkinligini ta'kidladilar.
