26.06.2010
На схеме: Левитирующая субстанция в контейнере с раствором из ионов гадолиния Gd3+ в магнитном датчике.
Ученые предложили новый способ использования технологии будущего - магнитной левитации, которую уже освоили сокростные поезда, парящие в воздухе. В журнале Journal of Agricultural and Food Chemistry они описывают работу недорого датчика, в котором используется магнитная левитация для исследования пищи, воды и напитков.
Новый датчик, подчеркивает руководитель исследования из Гарвардского университета Джордж Уайтсайдс (George Whitesides), позволит измерять плотность различных субстанций, что очень важно в пищевой промышленности, медицине и других областях. По измерению плотности, например, можно судить о содержании сахара в безалкогольных напитках, спирта в вине, солености воды. Существующие приборы для таких измерений далеки от совершенства, нужны менее дорогие и более простые и легкие в использовании технологии.
Новый датчик, размером с кубик льда, это контейнера с парамагнитной жидкостью, на торцах которого размещены навстречу полюсами постоянные магниты NdFeB (5 × 5 × 2.5 см), разнесенные на 4.5 см. Твердые или жидкие образцы помещают в парамагнитный раствор (например, с ионами гадолиния), и они начинают левитировать, когда действующая на них сила гравитации уравновешивается магнитной (произведенной магнитной средой при наложении магнитного поля).
По расстоянию, на которое образец перемещается внутри жидкости, можно судить о его плотности. Ученые показали, что такой прибор может быстро оценить соленость образцов воды и относительно содержание жира в разных видах молока, сыра, арахисового масла. Среди потенциальных применений маглев технологии – оценка применимости воды для питья или ирригации, определение количества жира в еде и напитках, контроль за качеством сыпучих продуктов (удаление скорлупок и влаги), говорится в статье.
Авторы подчеркивают преимущества использования маглев-технологии. Датчик можно использовать для анализа разных веществ – твердых и жидких, коллоидных растворов, гелей и паст, а также для химически однородных и сложных по форме материалов разного объема. Метод очень чувствительный – в зависимости от условий эксперимента измеряет разницу от ±0.02 до ±0.0002 g/cm. Кроме того, портативный и недорогой датчик просто устроен - требуются два магнита NdFeB и сосуд с парамагнитной жидкостью. Ученые не скрывают и его недостатки: для измерений нужен парамагнитный раствор, который может разрушать некоторые вещества, датчик не позволяет измерить плотности образцов меньше 5 μm в диаметре и не дает информации о точном химическом составе вещества.
Маглев-датчик будет незаменим, когда речь идет о цене, простоте и портативности и требуется измерить плотность маленького образца неправильной формы.
Ученые показали, как работает датчик на примере воды, масла, молока, сыра, крупы и арахисового масла.
Magnetic Levitation in the Analysis of Foods and Water. Katherine A. Mirica, Scott T. Phillips, Charles R. Mace and George M. Whitesides. Department of Chemistry and Chemical Biology, Harvard University, Cambridge, Massachusetts 02138. J. Agric. Food Chem., 2010, 58 (11), pp 6565–6569, DOI: 10.1021/jf100377n.
http://pubs.acs.org/stoken/presspac/presspac/full/10.1021/jf100377n?cookieSet=1
