Colloïdale deeltjes zijn steeds belangrijker geworden voor onderzoek als dragers van biochemische agentia. In de toekomst, het zal mogelijk zijn om hun gedrag veel efficiënter te bestuderen dan voorheen door ze op een gemagnetiseerde chip te plaatsen. Een onderzoeksteam van de Universiteit van Bayreuth rapporteert over deze nieuwe bevindingen in het tijdschrift Natuurcommunicatie . De wetenschappers hebben ontdekt dat colloïdale staven snel op een chip kunnen worden verplaatst, precies, en in verschillende richtingen, bijna als schaakstukken. Een voorgeprogrammeerd magnetisch veld maakt het zelfs mogelijk deze gecontroleerde bewegingen gelijktijdig te laten plaatsvinden.

Voor het onlangs gepubliceerde onderzoek het onderzoeksteam, onder leiding van Prof. Dr. Thomas Fischer, Hoogleraar Experimentele Fysica aan de Universiteit van Bayreuth, werkte nauw samen met partners van de Universiteit van Poznán en de Universiteit van Kassel. Beginnen met, individuele bolvormige colloïdale deeltjes vormden de bouwstenen voor staven van verschillende lengtes. Deze deeltjes werden op zo'n manier geassembleerd dat de staven in verschillende richtingen op een gemagnetiseerde chip konden bewegen als rechtopstaande schaakfiguren - als bij toverslag, maar in feite bepaald door de eigenschappen van het magnetische veld.

In een volgende stap, de wetenschappers slaagden erin om tegelijkertijd individuele bewegingen in verschillende richtingen uit te lokken. De kritische factor hier was het "programmeren" van het magnetische veld met behulp van een wiskundige code, die in versleutelde vorm, schetst alle bewegingen die door de figuren moeten worden uitgevoerd. Wanneer deze bewegingen gelijktijdig worden uitgevoerd, ze nemen tot een tiende van de benodigde tijd in beslag als ze na elkaar worden uitgevoerd zoals de zetten op een schaakbord.

"De gelijktijdigheid van verschillend gerichte bewegingen maakt het onderzoek naar colloïdale deeltjes en hun dynamiek veel efficiënter, " zegt Adrian Ernst, promovendus in het Bayreuth-onderzoeksteam en co-auteur van de publicatie. “Geminiaturiseerde laboratoria op kleine chips van slechts enkele centimeters worden steeds meer gebruikt in fundamenteel natuurkundig onderzoek om inzicht te krijgen in de eigenschappen en dynamica van materialen. Onze nieuwe onderzoeksresultaten versterken deze trend. Omdat colloïdale deeltjes in veel gevallen zeer zeer geschikt als vehikel voor werkzame stoffen, onze onderzoeksresultaten kunnen van bijzonder voordeel zijn voor de biogeneeskunde en biotechnologie, " zegt Mahla Mirzaee-Kakhki, eerste auteur en Bayreuth-promovendus.