Le sospensioni colloidali di particelle microscopiche mostrano comportamenti collettivi complessi e interessanti. In particolare, la dinamica collettiva dei colloidi è fondamentale e onnipresente per l'assemblaggio dei materiali, movimento robotico, controllo microfluidico, e in diversi scenari biologici. La dinamica collettiva dei colloidi confinati può essere completamente diversa da quella dei colloidi liberi:ad esempio, colloidi confinati possono auto-organizzarsi in strutture a vortice, movimento coerente, o diversi comportamenti di fase. Da una parte, a causa della complessità delle sospensioni colloidali, come mettere a punto con precisione le dinamiche collettive dei colloidi confinati rimane sfuggente. D'altra parte, poiché il confinamento su microscala è sulla stessa scala di lunghezza della dimensione colloidale, è difficile determinare come i colloidi interagiscono tra loro e con i vincoli geometrici.

Per studiare il collettivo colloidale nei confinamenti, il lavoro precedente si è concentrato sulla visualizzazione microscopica e sul metodo di simulazione, mancano prove dirette per caratterizzare la proprietà meccanica dell'interazione colloidale. Questa proprietà meccanica può essere sondata in modo diretto o espressa come feedback di forza in tempo reale? Con l'aiuto della tecnologia a gating liquido, la risposta potrebbe essere si. Il principale campo di ricerca "Liquid gating technology" è stato selezionato come "2020 Top Ten Emerging Technologies In Chemistry" annunciato dall'International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). La tecnologia di liquid gating consente a determinati liquidi di aprire e chiudere selettivamente i pori su richiesta. Specialmente, le membrane liquide possono rispondere alle variazioni di pressione, che indicano anche la capacità di trasporto del fluido transmembrana. Perciò, utilizzando i fluidi di intrusione a pressione come cause efficienti, la meccanica dei colloidi confinati può essere determinata in tempo reale. In un nuovo articolo di ricerca pubblicato nella rivista con sede a Pechino Rassegna scientifica nazionale , gli scienziati dell'Università di Xiamen presentano un nuovo paradigma del sistema di gating liquido che confina la sospensione colloidale magnetica in una matrice porosa. Questo sistema colloidale magnetico confinato (CMCS) può sondare le proprietà meccaniche della sospensione colloidale in tempo reale, mostrando la capacità di consentire o arrestare il flusso su microscala o manipolare dinamicamente il trasporto di fluidi.

interessante, sembra che "la libertà non è gratuita". in primo luogo, le sospensioni colloidali sono intrappolate dalla matrice porosa. Però, i colloidi confinati sono anche liberi nel loro spazio limitato perché la loro dinamica collettiva è ampiamente controllabile tramite il campo magnetico. La configurazione collettiva dei colloidi confinati è statisticamente e termodinamicamente caratterizzata dall'entropia colloidale. Nel frattempo, l'interazione tra i colloidi confinati e l'interazione tra la sospensione colloidale e i vincoli geometrici sono indicati contemporaneamente dal valore della pressione. In particolare, la variazione di pressione è in relazione lineare con la variazione di entropia. Entrambi sono fortemente influenzati dai vincoli geometrici, frazione di imballaggio di colloidi, e le forze e le direzioni dei campi magnetici. Inoltre, come prova del concetto, questo sistema è stato dimostrato per le applicazioni di trasporto fluido dinamico e preprogrammato, rilascio di farmaci a distanza, logica microfluidica, e reazione chimica, consentendo un comportamento antivegetativo sostenibile.

Oltre il campo magnetico, la strategia riportata di regolazione dell'entropia dei colloidi confinati è applicabile anche ad altri stimoli esterni remoti, come il campo acustico, campo chiaro, campo elettrico, e così via. Questo lavoro illuminerebbe lo sfruttamento per la ricerca fondamentale della scienza colloidale, e applicazioni che vanno dal trasporto di fluidi, separazione multifase, microfluidica logica, al trasporto merci programmabile. I risultati qui descritti approfondirebbero anche la comprensione di fenomeni come l'intelligenza degli sciami, collettivo cellulare, trattamento degli inquinanti con particelle granulari, e stop-and-go nel traffico.