Forskere får dråber til at danse (m/ video)

(Phys.org) – Forskere fra Aalto University og Paris Tech har placeret vanddråber indeholdende magnetiske nanopartikler på stærke vandafvisende overflader og har fået dem til at justere i forskellige statiske og dynamiske strukturer ved hjælp af periodisk oscillerende magnetiske felter. Det er første gang, forskere har påvist reversibel skift mellem statisk og dynamisk selvsamling.

"Vi udfører denne forskningslinje, fordi den åbner en måde at skabe nye lydhøre og intelligente systemer og materialer, " sagde Dr. Robin Ras fra Aalto Universitet.

Selvsamling er en proces, hvor flere komponenter danner organiserede strukturer eller mønstre uden ekstern retning. Processen er meget interessant både for forskere og industrien, fordi mange naturlige systemer er afhængige af selvsamlede strukturer, og de kan yderligere inspirere til teknologiske anvendelser.

"Strukturdannelsen kan enten være statisk, drevet af energiminimering, eller dynamisk, drevet af kontinuerlig energitilførsel. Gennem årene har vi formået at skabe funktionelle materialer baseret på statiske selvsamlede hierarkier. Dette modelsystem baner vejen mod endnu mere alsidige dynamiske materialer, hvor strukturerne er dannet ved at tilføre energi, "sagde akademiprofessor Olli Ikkala.

Ved at bruge det nye modelsystem, forskerne viste, at statiske dråbemønstre kan omdannes reversibelt til dynamiske, når energi tilføres systemet via et oscillerende magnetfelt. Overgangen blev observeret at være kompleks, og de mest komplicerede mønstre opstod, når energitilførslen var lige nok til at komme ind i det dynamiske selvsamlingsregime.

Ud over den hårde videnskab bag selvsamlingen, dråbemønstrene er også visuelt fængslende.

"I nogle mønstre, bevægelsen af ​​dråberne ligner dansens. Vi synes bare det er smukt, " sagde Dr. Jaakko Timonen.

Dette arbejde er en del af den nyligt afsluttede doktorafhandling af Jaakko Timonen ved Aalto-universitetets afdeling for anvendt fysik. Det er en tværfaglig forskning, kombinerer ekspertise i magnetisk nanopartikelsyntese, superhydrofobe overflader, og dybdegående forståelse af selvsamlinger.

"Jaakko Timonens brede ekspertise var medvirkende til at kombinere tre tilsyneladende ikke-relaterede felter:magnetiske nanopartikler vandafvisende belægninger, og selvmontering, " sagde Dr. Ras.

Resultaterne blev offentliggjort i Videnskab den 19. juli, med titlen "Switchable Static and Dynamic Self-Assembly of Magnetic Droplets on Superhydrophobic Surfaces".