Новая методика позволяет измерить не только размеры, но и электрический заряд отдельных наночастиц. Возможность установить заряд наночастиц с помощью непосредственного измерения, до сих пор недоступная ученым, открывает новые перспективы в области нанотехнологий и фармацевтики.
Чтобы рассмотреть отдельные частицы в составе раствора, профессор Мадхави Кришнан, биофизик из Университета Цюриха (Швейцария), и ее коллеги «заманили» их в электростатическую ловушку. Работает это следующим образом: между двумя стеклянными пластинами исследователи создали тысячи потенциальных ям — областей пространства, в которых присутствует локальный минимум потенциальной энергии частицы. Затем между стеклами поместили каплю раствора, содержащего наночастицы, в результате чего каждая частица оказалась «пойманной» в потенциальной яме. Измерив движения захваченных частиц, ученые смогли определить заряд каждой из них: частицы с маленьким зарядом двигались по окружности большого диаметра; по мере увеличения заряда диаметр окружности уменьшался.
Это похоже на знаменитый опыт Роберта Милликена с масляными каплями, с помощью которого этот выдающийся физик измерил заряд электрона. В своих экспериментах Милликен измерял силу, действующую на мельчайшие заряженные капельки масла, подвешенные между электродами при помощи электрического поля. При известном значении электрического поля можно определить заряд капли. Проведя повторные эксперименты с большим количеством капелек, Милликен показал, что результаты могут быть объяснены, если предположить, что заряд капли пропорционален целому числу элементарных зарядов.
Открытие имеет большое теоретическое значение для изучения реакций, происходящих в организме, в частности — в белках, сложных молекулах вроде ДНК и органеллах клеток. Кроме того, возможность измерить электрический заряд отдельной частицы позволит контролировать состояние взвесей из наночастиц, широко применяемых в промышленности и фармацевтике. Качество и эффективность таких взвесей часто в значительной мере зависит как раз от заряда входящих в их состав наночастиц.
