I ricercatori di Bayreuth hanno trovato il modo di controllare minuscole particelle nei liquidi utilizzando modelli magnetici. I risultati della ricerca sono stati ora pubblicati su Nature Communications sotto il titolo "Controllo topologico simultaneo e indipendente di microparticelle identiche in paesaggi energetici non periodici."
Nel complesso, il trasporto simultaneo e indipendente di particelle colloidali su modelli magnetici può essere di grande utilità in vari campi della scienza e della tecnologia per produrre materiali personalizzati, migliorare applicazioni biomediche, eseguire test di laboratorio o indagare questioni scientifiche fondamentali.
In questo lavoro teorico e sperimentale, Nico C.X. Stuhlmüller e il Prof. Dr. Daniel de las Heras (teoria) insieme a Farzaneh Farrokhzad e il Prof. Dr. Thomas Fischer (esperimenti) hanno studiato il trasporto simultaneo e indipendente di particelle colloidali identiche (particelle di dimensioni da nano a micrometriche sospese in un liquido) su superfici magnetiche modelli.
Campi esterni, come campi elettrici e magnetici, vengono spesso utilizzati per trasportare un insieme di particelle colloidali. Le particelle identiche vengono quindi trasportate lungo la stessa direzione sotto l'influenza del campo. Gli scienziati dimostrano qui che utilizzando paesaggi energetici non periodici è possibile controllare con precisione il trasporto di un insieme di particelle colloidali identiche simultaneamente e indipendentemente.
Le microparticelle magnetiche sono posizionate sopra uno schema magnetico. Il motivo è realizzato con regioni magnetizzate verso l'alto e verso il basso disposte in modo diverso a seconda della posizione sul motivo. Il trasporto viene quindi guidato da anelli di modulazione dell'orientamento di un campo magnetico esterno. Un paesaggio energetico complesso, dipendente dal tempo e non periodico, emerge a causa dell'accoppiamento tra il campo magnetico esterno e il campo creato dal modello.
Traiettorie arbitrariamente complesse e su misura di diverse particelle colloidali identiche possono essere codificate simultaneamente nel modello o nei cicli di modulazione. A titolo illustrativo, gli scienziati mostrano come particelle colloidali identiche sotto l'influenza dello stesso ciclo di modulazione possono scrivere le prime 18 lettere dell'alfabeto.
Al di là del suo interesse fondamentale, questo lavoro apre nuove strade all’autoassemblaggio riconfigurabile nella scienza colloidale e ha potenziali applicazioni nei dispositivi multifunzionali lab-on-a-chip. Un controllo mirato preciso e simultaneo delle particelle colloidali utilizzando campi magnetici può essere utilizzato, ad esempio, per sviluppare sistemi microfluidici che trasportano particelle per test di laboratorio e diagnosi mediche.
Ulteriori informazioni: Nico C. X. Stuhlmüller et al, Controllo topologico simultaneo e indipendente di microparticelle identiche in paesaggi energetici non periodici, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43390-0
Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura
Fornito dall'Università di Bayreuth
