Une étude montre qu'un contrôle précis des colloïdes grâce au magnétisme est possible

Les chercheurs de Bayreuth ont trouvé des moyens de contrôler les minuscules particules présentes dans les liquides à l'aide de modèles magnétiques. Les résultats de la recherche ont maintenant été publiés dans Communications naturelles sous le titre « Contrôle topologique simultané et indépendant de microparticules identiques dans des paysages énergétiques non périodiques ».

Dans l’ensemble, le transport simultané et indépendant de particules colloïdales sur des motifs magnétiques peut être d’une grande utilité dans divers domaines scientifiques et technologiques pour produire des matériaux personnalisés, améliorer les applications biomédicales, effectuer des tests en laboratoire ou étudier des questions scientifiques fondamentales.

Dans ce travail théorique et expérimental, Nico CX Stuhlmüller et le professeur Daniel de las Heras (théorie), ainsi que Farzaneh Farrokhzad et le professeur Thomas Fischer (expériences), ont étudié le transport simultané et indépendant de particules colloïdales identiques (nano à micromètre). particules de taille moyenne en suspension dans un liquide) sur des motifs magnétiques.

Les champs externes, tels que les champs électriques et magnétiques, sont souvent utilisés pour transporter un ensemble de particules colloïdales. Des particules identiques sont alors transportées dans la même direction sous l’influence du champ. Les scientifiques démontrent ici qu’en utilisant des paysages énergétiques non périodiques, il est possible de contrôler avec précision le transport d’un ensemble de particules colloïdales identiques simultanément et indépendamment.

Des microparticules magnétiques sont placées au-dessus d'un motif magnétique. Le motif est constitué de régions magnétisées vers le haut et vers le bas disposées différemment en fonction de la position sur le motif. Le transport est alors piloté par des boucles de modulation de l'orientation d'un champ magnétique externe. Un paysage énergétique complexe, dépendant du temps et non périodique, émerge en raison du couplage entre le champ magnétique externe et le champ créé par le motif.

Des trajectoires arbitrairement complexes et adaptées de plusieurs particules colloïdales identiques peuvent être codées simultanément soit dans le motif, soit dans les boucles de modulation. A titre d'illustration, les scientifiques montrent comment des particules colloïdales identiques, sous l'influence d'une même boucle de modulation, peuvent écrire les 18 premières lettres de l'alphabet.

Au-delà de son intérêt fondamental, ces travaux ouvrent de nouvelles voies vers l’auto-assemblage reconfigurable en science colloïdale et ont des applications potentielles dans les dispositifs multifonctionnels de laboratoire sur puce. Un contrôle ciblé précis et simultané des particules colloïdales à l’aide de champs magnétiques peut être utilisé par exemple pour développer des systèmes microfluidiques transportant des particules à des fins d’essais en laboratoire et de diagnostic médical.