I ricercatori separano le microparticelle in base alle dimensioni e le guidano su percorsi diversi
Le potenziali applicazioni includono la somministrazione di farmaci e lo sviluppo di nuovi materiali
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Un team di ricercatori delle Università di Tubinga, Bayreuth e Kassel e dell'Accademia delle Scienze polacca ha sviluppato un metodo per controllare con precisione il movimento di microparticelle magnetiche in base alle loro dimensioni. Queste particelle sospese, note come particelle colloidali, hanno dimensioni che vanno da poche decine di nanometri a diversi micrometri. Il loro controllo è importante per applicazioni come la somministrazione di farmaci, i test medici di laboratorio e la sintesi di nuovi materiali. Lo studio del team internazionale è stato pubblicato su Physical Review Letters.
Il nuovo metodo prevede il posizionamento delle microparticelle sopra uno strato magnetico modellato come una scacchiera. Negli studi precedenti, il trasporto magnetico delle particelle colloidali era limitato a un'altezza specifica. A questa distanza, sebbene le forze magnetiche sembrino bilanciarsi, le particelle si muovono indipendentemente dalle loro dimensioni. Pertanto, non era possibile controllare le particelle in modo specifico in base alle loro dimensioni.
Quando si tratta di particelle, le dimensioni contano
I ricercatori hanno ora superato questa limitazione avvicinando le particelle allo strato magnetico. In questo modo la differenza di dimensione delle particelle è più evidente. "Allentando il vincolo dell'alta quota, sfruttiamo il fatto che particelle di dimensioni diverse sperimentano il paesaggio magnetico in modo diverso", spiega il dottor Daniel de las Heras, Heisenberg Fellow presso l'Università di Tubinga e autore corrispondente dello studio.
I ricercatori possono controllare queste particelle utilizzando un campo magnetico esterno uniforme e il suo orientamento specifico. Creano un paesaggio energetico dipendente dalla posizione e dall'altezza delle microparticelle. Gli orientamenti del campo magnetico esterno che alterano radicalmente la forma del paesaggio energetico sono fondamentali. Queste orientazioni hanno contorni a forma di diamante.
Se il campo magnetico esterno si avvolge intorno a questi contorni, le particelle vengono trasportate tra due celle del paesaggio a scacchiera. La dimensione di questi contorni cambia con l'aumentare delle dimensioni delle particelle. Ciò consente ai ricercatori di controllare con precisione particelle di dimensioni diverse, simultaneamente e indipendentemente l'una dall'altra. In questo modo, un anello del campo magnetico può essere abbastanza grande da comprendere il percorso di una particella di grandi dimensioni e quindi metterla in movimento, mentre manca una particella piccola, che rimane ferma.
Movimento delle particelle resistente ai disturbi esterni
Per dimostrare la precisione del metodo, i ricercatori hanno guidato due particelle di dimensioni diverse in modo che tracciassero simultaneamente le lettere S e L attraverso il substrato magnetico. Questo movimento è topologicamente protetto, cioè è robusto contro i disturbi esterni e le imperfezioni del disegno. "Mettendo insieme questi semplici movimenti circolatori, possiamo generare traiettorie arbitrariamente complesse per diverse particelle allo stesso tempo", spiega Sebastian Wohlrab, primo autore dello studio. Questo livello di controllo programmato apre la strada a nuove tecnologie lab-on-a-chip e alla produzione automatizzata di materiali intelligenti, compresi nanomateriali come i cristalli fotonici.
Il presidente dell'Università di Tubinga, la professoressa Karla Pollmann, ha accolto con favore i risultati dello studio e ha sottolineato l'elevato potenziale della collaborazione nazionale e internazionale per i progressi tecnici e l'innovazione in molti campi.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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