Группа ученых из университетов Тюбингена, Байройта и Касселя в Германии, а также Польской академии наук, разработала инновационный метод для одновременного и независимого управления магнитными микрочастицами различного размера. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
- Метод позволяет управлять коллоидами размером от нескольких десятков нанометров до нескольких микрометров.
- Управление осуществляется с помощью внешнего магнитного поля и его ориентации.
- Исследователи продемонстрировали точность метода, заставив частицы вычерчивать буквы S и L.
- Метод открывает новые возможности для разработки медицинских устройств и умных материалов.
Принцип работы нового метода
Основная идея заключается в размещении магнитных частиц над слоем с узором, напоминающим шахматную доску. Ранее частицы удерживались на фиксированной высоте, что не позволяло различать их по размеру. Однако при опускании частиц ближе к магнитному слою размер начинает играть ключевую роль.
Ключевые элементы и практическое применение
Управление частицами осуществляется через магнитное поле и его ориентацию, при этом важным элементом являются «алмазные контуры». Эти контуры изменяют форму энергетического ландшафта, позволяя перемещать частицы различного размера по определенным маршрутам. Например, крупная частица может пересекать клетки шахматной доски, в то время как ее меньший аналог останется на месте.
| Размер частицы | Движение | Контур |
|---|---|---|
| Большая | Перемещение между клетками | Широкий |
| Маленькая | Остается на месте | Узкий |
Первый автор исследования, Себастьян Вольраб, отметил: «Соединяя простые круговые движения, мы можем создавать произвольно сложные траектории для разных частиц одновременно». Это открытие создает новые перспективы для разработки «лабораторий на чипе» и автоматизированного производства умных материалов, включая фотонные кристаллы.