Des chercheurs séparent les microparticules en fonction de leur taille et les guident sur des chemins différents
Les applications potentielles comprennent l'administration de médicaments et le développement de nouveaux matériaux
Annonces
Une équipe de chercheurs des universités de Tübingen, Bayreuth et Kassel, ainsi que de l'Académie polonaise des sciences, a mis au point une méthode permettant de contrôler avec précision le mouvement de microparticules magnétiques en fonction de leur taille. Ces particules en suspension, appelées particules colloïdales, ont une taille comprise entre quelques dizaines de nanomètres et plusieurs micromètres. Leur contrôle est important pour des applications telles que l'administration de médicaments, les tests médicaux en laboratoire et la synthèse de nouveaux matériaux. L'étude de l'équipe internationale vient d'être publiée dans Physical Review Letters.
La nouvelle méthode consiste à positionner les microparticules au-dessus d'une couche magnétique conçue comme un échiquier. Dans les études précédentes, le transport magnétique des particules colloïdales était limité à une hauteur spécifique. À cette distance, bien que les forces magnétiques semblent s'équilibrer, les particules se déplacent quelle que soit leur taille. Il n'était donc pas possible de contrôler spécifiquement les particules en fonction de leur taille.
Lorsqu'il s'agit de particules, c'est la taille qui compte
Les chercheurs ont maintenant surmonté cette limitation en rapprochant les particules de la couche magnétique. La différence de taille des particules est ainsi plus évidente. "En relâchant la contrainte de l'altitude, nous tirons parti du fait que les particules de différentes tailles vivent différemment le paysage magnétique", explique Daniel de las Heras, titulaire d'une bourse Heisenberg à l'université de Tübingen et auteur correspondant de l'étude.
Les chercheurs peuvent contrôler ces particules à l'aide d'un champ magnétique externe uniforme et de son orientation spécifique. Ils créent un paysage énergétique dépendant de la position et de la hauteur des microparticules. Les orientations du champ magnétique externe qui modifient fondamentalement la forme du paysage énergétique sont essentielles. Ces orientations ont des contours en forme de diamant.
Si le champ magnétique externe s'enroule autour de ces contours, les particules sont transportées entre deux cellules du damier. Il est essentiel de noter que la taille de ces contours change à mesure que la taille des particules augmente. Cela permet aux chercheurs de contrôler avec précision des particules de tailles différentes, simultanément et indépendamment les unes des autres. Ainsi, une boucle du champ magnétique peut être suffisamment grande pour englober la trajectoire d'une grosse particule et la mettre ainsi en mouvement, alors qu'elle ne touche pas une petite particule, qui reste immobile.
Le mouvement des particules résiste aux perturbations extérieures
Pour démontrer la précision de la méthode, les chercheurs ont guidé deux particules de tailles différentes de manière à ce qu'elles tracent simultanément les lettres S et L sur le substrat magnétique. Ce mouvement est topologiquement protégé, ce qui signifie qu'il est résistant aux perturbations externes et aux imperfections du motif. "En enchaînant ces mouvements circulatoires simples, nous pouvons générer des trajectoires arbitrairement complexes pour différentes particules en même temps", explique Sebastian Wohlrab, premier auteur de l'étude. Ce niveau de contrôle programmé ouvre la voie à de nouvelles technologies de laboratoire sur puce et à la production automatisée de matériaux intelligents, notamment de nanomatériaux tels que les cristaux photoniques.
La présidente de l'université de Tübingen, le professeur Karla Pollmann, s'est félicitée des résultats de l'étude et a souligné le fort potentiel de la collaboration nationale et internationale en matière d'avancées techniques et d'innovation dans de nombreux domaines.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Autres actualités du département science
