Colloïdale suspensies van microscopisch kleine deeltjes vertonen complex en interessant collectief gedrag. Vooral, de collectieve dynamiek van colloïden is fundamenteel en alomtegenwoordig voor de assemblage van materialen, robotbeweging, microfluïdische controle, en in verschillende biologische scenario's. De collectieve dynamiek van opgesloten colloïden kan compleet anders zijn dan die van vrije colloïden:opgesloten colloïden kunnen zichzelf organiseren in vortexstructuren, coherente beweging, of ander fasegedrag. Aan de ene kant, vanwege de complexiteit van colloïdale suspensies, hoe de collectieve dynamiek van opgesloten colloïden nauwkeurig kan worden afgesteld, blijft ongrijpbaar. Anderzijds, aangezien de opsluiting op microschaal zich op dezelfde lengteschaal bevindt als de colloïdale grootte, het is moeilijk om te bepalen hoe de colloïden met elkaar en de geometrische beperkingen in wisselwerking staan.

Om het colloïdale collectief in opsluitingen te bestuderen, eerder werk was gericht op de microscopische visualisatie- en simulatiemethode, zonder direct bewijs om de mechanische eigenschap van colloïdale interactie te karakteriseren. Kan deze mechanische eigenschap op een directe manier worden onderzocht of uitgedrukt als feedback van kracht in realtime? Met behulp van vloeibare gating-technologie, het antwoord zou ja kunnen zijn. Het toonaangevende onderzoeksgebied "Liquid gating technology" werd geselecteerd als de "2020 Top Ten Emerging Technologies In Chemistry", aangekondigd door de International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Dankzij de vloeistofpoorttechnologie kunnen bepaalde vloeistoffen op verzoek selectief poriën openen en sluiten. Vooral, vloeibare poortmembranen kunnen reageren op drukveranderingen, die ook wijzen op transmembraan vloeistoftransportvermogen. Daarom, gebruikmakend van de door druk aangedreven indringingsvloeistoffen als efficiënte oorzaken, de mechanica van de opgesloten colloïden kan in realtime worden bepaald. In een nieuw onderzoeksartikel gepubliceerd in het in Peking gevestigde Nationale wetenschappelijke recensie , wetenschappers van de Universiteit van Xiamen presenteren een nieuw paradigma van het vloeistofpoortsysteem dat de magnetische colloïdale suspensie opsluit in een poreuze matrix. Dit beperkte magnetische colloïdsysteem (CMCS) kan de mechanische eigenschappen van de colloïdale suspensie in realtime onderzoeken, het vermogen tonen om de stroom op microschaal toe te staan ​​of te stoppen of het vloeistoftransport dynamisch te manipuleren.

interessant, het lijkt erop dat "vrijheid niet gratis is". Ten eerste, de colloïdale suspensies worden opgevangen door de poreuze matrix. Echter, de opgesloten colloïden zijn ook vrij in hun beperkte ruimte omdat hun collectieve dynamiek enorm controleerbaar is via het magnetische veld. De collectieve configuratie van de opgesloten colloïden wordt statistisch en thermodynamisch gekenmerkt door de colloïdale entropie. In de tussentijd, het samenspel tussen de opgesloten colloïden en het samenspel tussen de colloïdale suspensie en geometrische beperkingen worden tegelijkertijd aangegeven door de drukwaarde. Opmerkelijk, de drukverandering staat in een lineaire relatie met de entropieverandering. Beiden worden sterk beïnvloed door de geometrische beperkingen, verpakkingsfractie van colloïden, en de sterktes en richtingen van magnetische velden. Bovendien, als proof-of-concept, dit systeem is gedemonstreerd voor de toepassingen van dynamisch en voorgeprogrammeerd vloeistoftransport, medicijnafgifte op afstand, microfluïdische logica, en chemische reactie, duurzaam antifoulinggedrag mogelijk maken.

Voorbij het magnetische veld, de gerapporteerde strategie van entropieregulatie van opgesloten colloïden is ook van toepassing op andere externe externe stimuli, zoals akoestisch veld, licht veld, elektrisch veld, enzovoort. Dit werk zou de exploitatie voor fundamenteel onderzoek van colloïdale wetenschap verlichten, en toepassingen variërend van vloeistoftransport, meerfasige scheiding, logische microfluïdica, tot programmeerbaar vrachtvervoer. De hier beschreven bevindingen zouden ook het begrip van fenomenen zoals zwermintelligentie, cellulair collectief, behandeling van verontreinigende stoffen door korrelige deeltjes, en stop-and-go in files.