"Животное" - самоорганизованные серебряные нанопризмы (нанопластинки), запечатленные электронной микроскопией (ПЭМ); ширина пластинок порядка 40 нм, толщина порядка 7 нм.
Самоорганизованные наноботы исключительно перспективны для возможных применений в различных областях науки и искусства - от здравоохранительной охоты на вирусов до поисков межпланетного разума и бозонов Хиггса.
Особенно перспективно их потенциальное использование как нанокопов, строго, пунктуально и беспристрастно контролирующих целевое расходование гигасредств в нанотехнологии и наноиндустрии. Ожидаются серьезные и продолжительные переговоры, как с неизбежно-заинтересованными ключевыми корпорациями, так и с сурово-правоохранительными органами :)
Один из множества замечательных образцов Николь Каткарт. Изображение сделано в центре электронной микроскопии университета Торонто.
Просто низкая концентрация - и чем больше диаметр пластинок, и гидрофильнее поверхность - тем легче получить монослои. При бОльших и больших концентрациях пластинки начинают липнуть друг к другу и ориентироваться перпендикулярно субстрату в агрегированной (колончатой) форме.
И неизбежный ряд ассоциаций - «Заклинаю Вас, не выходите ночью на болота, когда силы зла безраздельно властвуют над землей…», декслерогогия, и ""эффективные мeнeгеры"", как в отдельно взятой корпорации, так и в масштабе национальной катастрофы...
а он очень похож на котенка из мультфильма "Кто сказал "Мяу"", особенно, глаза
"Самоорганизованные" - калька с "self-assembled".
Согласно разумно устоявшемуся значению этого термина (изначально использовавшегося для биологических молекул - белков, ДНК) - подразумевается, что не использовались ни "человеческий фактор" ни литографические и прочие "top-down" процессы.
А так, конечно, - и субстрат, и разнообразные границы фаз, и многоликие силы взаимодействий коллоидных частиц.
Данная "самоорганизация" получена испарением водных дисперсий серебряных коллоидных частиц, стабилизированных зарядом (на не взаимодействущем плоском субстрате). И ключевыми силами упорядочения явились капиллярные собирающие силы (при поддержке зарядовых взаимодействий, препятствующих хаотическому слипанию, и энтропийного фактора энергетической выгодности упорядоченной упаковки монодисперсных (относительно) частиц).
Конкретно, для полученного изображения использовалась полимерная пленка, покрытая тонким слоем углерода на стандартной медной решетке, использующейся для просвечивающей электронной микроскопии. Главное, что плоская и гладкая.
И с достаточной уверенностью можно утверждать, что природа субстрата не является ключевым фактором - подобные структуры наблюдались многократно нами и на других плоских поверхностях: стекле, кварце, кремнии, слюде, графите. Важно только, что субстрат не притягивает (и как-либо иначе не удерживает) частицы и не мешает "самосборке". Для какой-либо принудительной ("confined") самосборки коллоидных частиц, поверхность субстрата должна быть структурирована в масштабе сравнимой с размером частиц (а не быть плоской). Размер данных частиц - десятки нанометров.
Несомненно, в случае молекулярных взаимодействий полностью исключить роль субстрата для принудительного формирования фаз за счет молекулярных взаимодействий и ориентирования/стерики вряд ли возможно.
Вы задаете очень хорошие, правильные и логичные вопросы.
Поскольку речь оригинально шла о "самосборке" коллоидных частиц, там дисперсионные силы взаимодействия с поверхностью не являются очень важным параметром.
В случае упаковки молекул на поверхностях, конечно, данные универсальные поля являются значительным и неотъемлемым фактором.
Но, опять же, несомненно упрощая/утрируя, - ну повзаимодействуют молекулы как-то (и не столь сильно) дисперсионно на расстоянии, а в конечном-то итоге их упаковку (относительно поверхности) будет определять структура/стерика поверхности (упаковка атомов, рельеф, дефекты) или, на языке молекулярных взаимодействий, сильные отталкивающие силы (с вкладом более значительных (по сравнению с дисперсионными) электростатических сил взаимодействия зарядов и диполей в упаковках).
"Нанокот" уникален, конечно, но подобная (в деталях ориентации и организации на поверхности) самосборка серебряных пластинок наблюдается не только на поверхности решеток для просвечивающей электронной микроскопии, но и на стекле, и на кремнии.
Субстрат будет влиять рельефом (царапины, бороздки) или посредством сильного взаимодействия с частицами (для отрицательно заряженных частиц серебра - положительно заряженные поверхности, например как стекло/кварц, модифицированные аминосилоксанами).
Из наших наблюдений и моего разумно ограниченного понимания, главные факторы, влияющие на самосборку - свойства самих частиц (размер, форма, монодисперсность, стабилизация (заряд, стерика)); для самосборки на субстратах очень важна и концентрация частиц в дисперсии (и часто собственно дисперсионная среда).
Опять же, "самосборка" ("self-assembly") - термин устоявшийся и широко употребляющийся (и на мой ограниченный взгляд, весьма неплохо применимый для организации коллоидных частиц). В целом - много копий сломано про разумность использования "самосборки" для многих других систем (особенно новомодных "нанороботов" и серой слизи). В какой-то степени в этом и суть улыбки данного изображения/кота
А так, хоть "верблюдом" называй - не пихай лишь без надобности в игольное ушко
Удивительно, никогда до этого не задумывался про разницу между "самосборкой" и "самоорганизацией". Использовал оба термина, как близкие синонимы.
"Самосборка" - более используемый термин, который, на мой взгляд, по своему смыслу отражает более пассивный процесс (как-то собирается, может "кем-то"). "Самоорганизация" же подразумевает создание упорядоченных структур в системе (и самой системой).
К примеру при высыхании капли дисперсии и испарении жидкости, капиллярные силы стягивают (собирают) частицы - происходит как бы "самосборка" частиц в кучу. И если частицы хорошо стабилизированы, и не липнут друг к другу как попало преждевременно, и монодисперсны, что позволяет реализовать энергетически выгодные высокосимметричные упорядоченные структуры, - тогда они (частицы) могут и "самоорганизовываться" (аккуратно и красиво).
Главное иметь в виду, что
а) термины самосборки и самоорганизации были адаптированы/траснплантированы из биологии/биохимии (особенно вирусов);
б) самосборка - перевод/калька "self-assembly", а этот английский термин менее утилитарен - нет таких оттенков значения "сборки", как например "сборка грибов и ягод" ;
в) "самосборка" редко происходит сама по себе - она всегда управляется каким-то физико-химическим фактором/параметром. Для изображения на картинке - это испарение растворителя дисперсии.
"Не лает, не кусает - страшно малым шныряет"
(Кот-нанобот)
"Квадратные" наблюдаются в реальной жизни только кубы и прямоугольные бипирамиды, в которые можно, к слову, превратить пластинки при желании.