納米科學：快速旋轉的球體顯示出納米級系統的秘密！
快速旋轉旋轉木馬，騎手四處飛行。但萊斯大學實驗室的紡紗顆粒恰恰相反。
在化學工程師Sibani麗莎Biswal的水稻實驗室實驗表明微米大小的小球快速旋轉的磁場的影響下走到一起現場。這並不奇怪，因為粒子本身是磁化的。
但是它們如何結合在一起是有意義的，因為粒子首先聚集成一個無組織的聚集簇，然後隨著磁場變強，變成類似晶體的方案。
Biswal和研究生Elaa Hilou領導的工作成果出現在物理評論材料中。研究人員希望它能激發人們觀察，建模和創造新型二維材料的方法，如可調催化劑或膠體，可根據需要改變其表面積。
實驗揭示了邊界，形狀，相變以及晶體狀缺陷的產生和分辨，在移動場的影響下，在300和1,500個磁化球之間跟隨它們的能量衝動。
Biswal說：「我一直把它作為一個小型旋轉器的小型化版本，我們利用磁場在粒子周圍產生各向同性的相互作用。」「我們可以通過這種相互作用的力量創造鬆散地緊密包裹的粒子集合。」
對Biswal和Hilou感興趣，但沒有他們看到的邊緣發生的那麼多，最外層顆粒形成的線張力決定了陣列的最終形狀。
「想想肥皂泡，」比斯瓦爾說。「它總是形成一個球體，即使你試圖使它變形。那是因為表面張力想要最小化它的表面積。它對於我們的系統是相同的，但是在兩個維度上。相互作用總是試圖最小化我們所謂的線條張力。
「Elaa找到了Gibbs界面並通過改變相互作用的強度來測量該界面處的能量，從那裡它從許多顆粒厚度（在低磁場強度下）變成幾乎一個顆粒厚度，」她說。「她對線路張力及其與系統能量的關係進行了大量分析。」
下一步是為真實系統創建物理的可移動模型，以查看成分在受到幹擾時的反應。「試圖為原子和分子系統創建模型有很多興趣，」Biswal說。「其中大部分是通過計算模擬完成的，但在這裡我們有一個實驗系統，可以實現結構和過程，如合併。」
「例如，在催化中，如果你想增加表面積，你需要更多的空隙，以促進催化劑和反應之間的接觸，」Hilou說。「通過增加濃度和控制場，我們可以開始看到空隙並控制相對於體積的界面。」
她說，這項技術可以模擬乳液。「假設你有油和水，你想將它們分開，」希洛說。「就化妝品和食品行業而言，你希望乳液穩定。我們希望能夠通過控制粒徑和場強來模仿它們的動力學。」
Biswal表示，該技術還可用於模擬溫度而不是電磁作用的系統。在冶金等領域，通過提高溫度，使分子更自由地移動晶界和空隙，可以消除缺陷，「她說。「然後他們降低溫度以鎖定結構。
「我們所擁有的是一個錶盤，不僅可以模擬溫度對磁場的影響，還可以通過顯微鏡觀察實際系統中發生的情況，」Biswal說。
水稻畢業生校友迪杜，現在是德克薩斯大學安德森癌症中心的研究統計分析師，研究生史蒂夫·庫伊是該論文的共同作者。國家科學基金會支持這項研究。