„Suprotna naelektrisanja se privlače; kao što se odbijaju“ je osnovni princip osnovne fizike. Ali nova studija sa Univerziteta Oksford, objavljena danas u Nature Nanotechnologi, pokazala je da slično naelektrisane čestice u rastvoru mogu zapravo da privlače jedna drugu na velike udaljenosti. Isto tako iznenađujuće, tim je otkrio da je efekat različit za pozitivno i negativno naelektrisane čestice, u zavisnosti od rastvarača.
Osim što obaraju dugotrajna verovanja, ovi rezultati imaju neposredne implikacije na niz procesa koji uključuju međučestične i intermolekularne interakcije na skalama različitih dužina, uključujući samosastavljanje, kristalizaciju i odvajanje faza.
Tim istraživača, sa sedištem na Oksfordskom odeljenju za hemiju, otkrio je da se negativno naelektrisane čestice privlače jedna drugu na velikim razmacima, dok se pozitivno naelektrisane čestice odbijaju, dok je obrnut slučaj sa rastvaračima kao što su alkoholi. Ovi nalazi su iznenađujući jer izgleda da su u suprotnosti sa centralnim elektromagnetnim principom da je sila između naelektrisanja istog znaka odbojna pri svim razdvajanjima.
Koristeći mikroskopiju sa svetlim poljem, tim je pratio negativno naelektrisane mikročestice silicijum dioksida suspendovane u vodi i otkrio da se čestice privlače jedna drugu i formiraju heksagonalno raspoređene klastere. Pozitivno naelektrisane aminirane čestice silicijum dioksida, međutim, nisu formirale klastere u vodi.
Koristeći teoriju interakcija među česticama koja razmatra strukturu rastvarača na interfejsu, tim je ustanovio da za negativno naelektrisane čestice u vodi postoji privlačna sila koja nadmašuje elektrostatičko odbijanje pri velikim razmacima, što dovodi do formiranja klastera. Za pozitivno naelektrisane čestice u vodi, ova interakcija vođena rastvaračem je uvek odbojna i ne formiraju se klasteri.
Utvrđeno je da je ovaj efekat zavisan od pH; tim je bio u stanju da kontroliše formiranje (ili ne) klastera za negativno naelektrisane čestice variranjem pH vrednosti. Bez obzira na pH, pozitivno naelektrisane čestice nisu formirale klastere.
Naravno, tim se pitao da li se efekat na naelektrisane čestice može promeniti, tako da bi pozitivno naelektrisane čestice formirale klastere, a negativne ne. Promenom rastvarača u alkohole, kao što je etanol, koji ima drugačije ponašanje interfejsa od vode, primetili su upravo ovo: Pozitivno naelektrisane aminirane čestice silicijum dioksida formirale su heksagonalne klastere, dok negativno naelektrisan silicijum dioksid nije.
Prema istraživačima, ova studija implicira fundamentalnu rekalibraciju u razumevanju koja će uticati na način na koji razmišljamo o različitim procesima kao što su stabilnost farmaceutskih i finih hemijskih proizvoda ili patološki kvar povezan sa molekularnom agregacijom u ljudskim bolestima. Nova otkrića takođe pružaju dokaze za sposobnost ispitivanja svojstava međufaznog električnog potencijala zbog rastvarača, kao što su njegov znak i veličina, za koje se ranije smatralo da su nemerljive.
Profesor Madhavi Krishnan (Odsek za hemiju, Oksfordski univerzitet), koji je vodio studiju, kaže: „Zaista sam veoma ponosan na svoja dva diplomirana studenta, kao i na studente, koji su svi zajedno radili na pomeranju igle na ovom fundamentalnom otkriću .“
Sida Vang (Odeljenje za hemiju, Oksfordski univerzitet), prvi autor studije, kaže: „I dalje smatram da je fascinantno videti kako se ove čestice privlače, čak i kada sam to video hiljadu puta.“
