L'assistente professore Seok Kim e gli studenti laureati Zining Yang e Jun Kyu Park hanno sviluppato un costrutto di design ispirato in parte alla superficie di farfalle e serpenti, dove le pelli flessibili sono completamente ricoperte da rigide, scale discrete.

Il loro lavoro, "Superfici ibride elastomero-silicio magneticamente reattive per la manipolazione di fluidi e luci, " è stato recentemente apparso sulla copertina di Piccolo .

Il loro nuovo design della superficie presenta scaglie rigide assemblate in morbide, micropilastri ferromagnetici su un substrato flessibile in modo preprogettato mediante assemblaggio deterministico basato sulla stampa di trasferimento. Le scaglie di silicio nanostrutturato sull'array di micropillar in elastomero magneticamente reattivo consentono la manipolazione di fluidi e luce. Le proprietà funzionali della superficie sono dettate dai motivi delle squame, mentre l'array micropillar è azionato magneticamente con un ampio raggio, istantaneo, e deformazione reversibile.

Kim e i suoi ricercatori sono stati in grado di progettare, caratterizzare, e analizzare una vasta gamma di funzioni, come bagnatura sintonizzabile, manipolazione delle gocce, trasmissione ottica sintonizzabile, e colorazione strutturale, incorporando un'ampia gamma di scale:silicio nudo, silicone nero, e scale di cristalli fotonici, in entrambe le configurazioni nel piano e fuori dal piano.

Materiali a risposta magnetica come elastomeri morbidi caricati con particelle magnetiche, sono desiderabili per la loro manipolazione in tempo reale del fluido, leggero, particelle solide, e cellule viventi, grazie alla loro istantanea stabilità strutturale sotto un campo magnetico. Però, a causa del processo di fabbricazione, la maggior parte delle superfici esistenti di questo tipo sono limitate nella loro capacità funzionale.

Rispetto alla superficie reattiva comune con un design semplice (l'array di micropillar magnetici), la superficie sviluppata nel nostro lavoro non solo ha migliorato le prestazioni nella diffusione direzionale del liquido e nella regolazione della trasmissione ottica, ma consente anche nuove funzioni come la manipolazione delle gocce e la colorazione strutturale dinamica, " disse Yang, dottorato di ricerca candidato e primo autore dello studio.

I loro risultati suggeriscono una piattaforma versatile per manipolazioni fluide e leggere sia su micro che su macroscala. Potenziali applicazioni possono essere trovate nella microfluidica digitale, dispositivi biomedici, tende virtuali, superfici mimetiche, e array di microspecchi. Ulteriori lavori potrebbero anche tradursi in più funzionalità biomimetiche come la locomozione robotica, nuoto, autopulente, e manipolazione di oggetti solidi. Il loro design potrebbe anche essere integrato con dispositivi attivi come celle solari, diodi emettitori di luce, e laser come scale per formare una nuova optoelettronica flessibile.

Kim è uno scienziato leader nella stampa transfer avanzata e nei microassemblaggi basati sulla stampa transfer.