Sandslotte inspirerer til ny nanopartikelbindingsteknik

Hvis du vil danne meget fleksible kæder af nanopartikler i væske for at bygge små robotter med fleksible led eller lave magnetisk selvhelende geler, du skal tilbage til barndommen og tænke på sandslotte.

I et papir, der blev offentliggjort i denne uge i Naturmaterialer , forskere fra North Carolina State University og University of North Carolina-Chapel Hill viser, at magnetiske nanopartikler indkapslet i olieagtige flydende skaller kan binde sig sammen i vand, meget ligesom sandpartikler blandet med den rigtige mængde vand kan danne sandslotte.

"Fordi olie og vand ikke blandes, olien fugter partiklerne og skaber kapillære broer mellem dem, så partiklerne hænger sammen ved kontakt, "sagde Orlin Velev, INVISTA professor i kemisk og biomolekylær teknik ved NC State og den tilsvarende forfatter til papiret.

"Vi tilføjer derefter et magnetfelt for at arrangere nanopartikelkæderne og give retning, "sagde Bhuvnesh Bharti, forskningsassistent i kemi og biomolekylær teknik ved NC State og første forfatter til papiret.

At køle olien er som at tørre sandslottet. Reduktion af temperaturen fra 45 grader Celsius til 15 grader Celsius fryser olien og gør broerne skrøbelige, fører til brud og fragmentering af nanopartikelkæderne. Alligevel vil de ødelagte nanopartikler kæder dannes igen, hvis temperaturen stiger, olien flydende og et eksternt magnetfelt påføres partiklerne.

"Med andre ord, dette materiale er temperaturfølsomt, og disse bløde og fleksible strukturer kan trækkes fra hinanden og omarrangeres, "Velev sagde." Og der er ingen andre kemikalier nødvendige. "

"Denne forskning var resultatet af et samarbejde initieret af NSF Materials Research Science and Engineering Center, der letter interaktioner mellem trekantede universiteter." sagde Michael Rubinstein, John P. Barker Fremstående professor i kemi ved UNC og en af ​​medforfatterne til papiret.