Undersøgelse viser, at præcis kontrol af kolloider gennem magnetisme er mulig

Bayreuth-forskere har fundet måder at kontrollere små partikler i væsker ved hjælp af magnetiske mønstre. Forskningsresultaterne er nu offentliggjort i Nature Communications under titlen "Samtidig og uafhængig topologisk kontrol af identiske mikropartikler i ikke-periodiske energilandskaber."

Samlet set kan den samtidige og uafhængige transport af kolloide partikler over magnetiske mønstre være til stor nytte inden for forskellige områder af videnskab og teknologi til at fremstille tilpassede materialer, forbedre biomedicinske applikationer, udføre laboratorietests eller undersøge grundlæggende videnskabelige spørgsmål.

I dette teoretiske og eksperimentelle arbejde har Nico C.X. Stuhlmüller og Prof Dr. Daniel de las Heras (teori) sammen med Farzaneh Farrokhzad og Prof Dr. Thomas Fischer (eksperimenter) undersøgte den samtidige og uafhængige transport af identiske kolloide partikler (nano- til mikrometerstore partikler suspenderet i en væske) over magnetiske mønstre.

Eksterne felter, såsom elektriske og magnetiske felter, bruges ofte til at transportere en samling kolloide partikler. Identiske partikler transporteres derefter i samme retning under påvirkning af feltet. Forskerne demonstrerer her, at ved hjælp af ikke-periodiske energilandskaber er det muligt præcist at kontrollere transporten af ​​en samling af identiske kolloide partikler samtidigt og uafhængigt.

Magnetiske mikropartikler er placeret over et magnetisk mønster. Mønsteret er lavet med op- og nedmagnetiserede områder arrangeret forskelligt afhængigt af positionen over mønsteret. Transporten drives derefter af moduleringsløkker af orienteringen af ​​et eksternt magnetfelt. Et komplekst tidsafhængigt og ikke-periodisk energilandskab opstår på grund af koblingen mellem det ydre magnetfelt og feltet skabt af mønsteret.

Vilkårligt komplekse og skræddersyede baner af flere identiske kolloide partikler kan kodes samtidigt i enten mønsteret eller modulationssløjferne. Som en illustration viser forskerne, hvordan identiske kolloide partikler under påvirkning af den samme moduleringsløkke kan skrive de første 18 bogstaver i alfabetet.

Ud over dets grundlæggende interesse åbner dette arbejde nye ruter til rekonfigurerbar selvsamling i kolloid videnskab og har potentielle anvendelser i multifunktionelle lab-on-a-chip enheder. En præcis og samtidig målrettet kontrol af kolloide partikler ved hjælp af magnetiske felter kan f.eks. bruges til at udvikle mikrofluidiske systemer, der transporterer partikler til laboratorietestning og medicinsk diagnose.

Flere oplysninger: Nico C. X. Stuhlmüller et al., Samtidig og uafhængig topologisk kontrol af identiske mikropartikler i ikke-periodiske energilandskaber, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43390-0

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af Bayreuth University