Raccogliendo energia dall'ambiente circostante, le particelle chiamate "micromotori artificiali" possono spingersi in direzioni specifiche se poste in soluzioni acquose. Nella ricerca attuale, una scelta popolare di micromotore è la "particella di Giano" sferica, caratterizzata da due lati distinti con proprietà fisiche diverse. Fino ad ora, però, pochi studi hanno esplorato come queste particelle interagiscono con altri oggetti nei loro microambienti circostanti. In un esperimento dettagliato in EPJ MI , ricercatori in Germania e nei Paesi Bassi, guidato da Larysa Baraban all'Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, mostrano per la prima volta come le velocità delle particelle di Janus si relazionano alle proprietà fisiche delle barriere vicine.

Le scoperte del team potrebbero aiutare i ricercatori a progettare micromotori in grado di attraversare ambienti biologici altamente complessi. Queste particelle si dimostrerebbero preziose per tecniche mediche all'avanguardia, tra cui la somministrazione di farmaci e la nanochirurgia. Nel loro studio, Baraban e colleghi hanno preparato due tipi di sfere di Giano:la prima con una superficie caricata negativamente, il secondo, con un rivestimento caricato positivamente. Quando posto in acqua deionizzata, entrambi i tipi hanno generato un gradiente di concentrazione di ioni, e si spinsero in direzioni opposte. Qui vicino, i ricercatori hanno anche posizionato un substrato di vetro che trasporta una varietà di densità di carica. Quando sia il substrato che il rivestimento delle particelle avevano cariche uguali, le particelle negative si allontanavano dalla superficie a velocità variabili.

Per substrati caricati positivamente e rivestimenti di particelle, Il team di Baraban ha scoperto che queste velocità hanno mostrato una correlazione positiva con la densità di carica del substrato. Secondo i ricercatori, questo comportamento è sorto poiché le reazioni chimiche sui rivestimenti caricati positivamente hanno creato i propri gradienti di concentrazione di ioni nel fluido circostante. Questo ha generato flussi "osmotici" lungo il substrato carico, facendo accelerare la particella di Giano. La scoperta è un passo avanti cruciale nella nostra comprensione di come le particelle semoventi sono influenzate dal microambiente circostante. Con ulteriori ricerche, questo potrebbe presto consentire ai ricercatori di progettare particelle di Janus con velocità e direzioni specifiche, rendendoli più adatti alla navigazione in ambienti complessi.