Ученые теоретически доказали, что частицы, помещенные в электродинамическую ловушку — устройство, которое позволяет им «парить» в пространстве под действием электрического поля, — в определенных условиях начинают хаотично двигаться. При этом, в зависимости от свойств частицы — массы, заряда и размера, — переход к такому типу движения наступает при разном напряжении электрического поля.

Наблюдая за поведением отдельных частиц, можно неразрушающим способом оценивать свойства различных соединений для нанотехнологий и лекарственных препаратов.

Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом (РНФ), опубликованы в журнале Chaos.

При разработке новых материалов, лекарственных препаратов и других высокотехнологичных продуктов очень важно знать, какими свойствами они будут обладать. Многое об этом может рассказать анализ отдельных частиц — например, небольших гранул — интересующего объекта. На сегодняшний день существует множество способов определения характеристик — массы, размера и заряда — твердых частиц. Однако каждый из них позволяет получить информацию только об одном из перечисленных параметров, из-за чего исследователям приходится сочетать несколько методов, что делает анализ длительным и трудоемким. Поэтому ученые ищут новые методы, которые позволили бы определять сразу несколько характеристик частицы.

Исследователи из Международного научно-образовательного центра физики наноструктур Университета ИТМО (Санкт-Петербург) предложили использовать для определения параметров частиц поверхностную электродинамическую ловушку. Это устройство представляет собой набор плоских пластин из электропроводящего материала, на которую подается напряжение. Под его действием над ловушкой создается электрическое поле, в которое помещают твердую частицу — теоретически из любого материала: от неорганических микросфер до макромолекул и одиночных клеток.

Частица, помещенная в электрическое поле, «повисает» в нем, но не остается неподвижной, а слегка ритмично колеблется вверх-вниз, подобно маятнику.