Door energie te oogsten uit hun omgeving, deeltjes genaamd 'kunstmatige micromotoren' kunnen zichzelf in specifieke richtingen voortbewegen wanneer ze in waterige oplossingen worden geplaatst. In huidig ​​onderzoek, een populaire keuze van micromotor is het bolvormige 'Janus-deeltje' - met twee verschillende kanten met verschillende fysieke eigenschappen. Tot nu, echter, weinig studies hebben onderzocht hoe deze deeltjes interageren met andere objecten in hun omringende micro-omgevingen. In een experiment gedetailleerd in EPJ E , onderzoekers in Duitsland en Nederland, geleid door Larysa Baraban in Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, laten voor het eerst zien hoe de snelheden van Janus-deeltjes verband houden met de fysieke eigenschappen van nabijgelegen barrières.

De ontdekkingen van het team kunnen onderzoekers helpen micromotoren te ontwikkelen die zeer complexe biologische omgevingen kunnen doorkruisen. Deze deeltjes zouden van onschatbare waarde blijken te zijn voor geavanceerde medische technieken, waaronder medicijnafgifte en nanochirurgie. In hun studie hebben Baraban en collega's maakten twee soorten Janus-bollen:de eerste met een negatief geladen oppervlak, de seconde, met een positief geladen coating. Wanneer geplaatst in gedeïoniseerd water, beide typen genereerden een ionenconcentratiegradiënt, en dreven zichzelf in tegengestelde richtingen voort. In de buurt, de onderzoekers plaatsten ook een glassubstraat met verschillende ladingsdichtheden. Wanneer zowel het substraat als de deeltjescoating dezelfde ladingen hadden, de negatieve deeltjes dreven zichzelf met verschillende snelheden weg van het oppervlak.

Voor positief geladen substraten en deeltjescoatings, Het team van Baraban ontdekte dat deze snelheden een positieve correlatie vertoonden met de ladingsdichtheid van het substraat. Volgens de onderzoekers is dit gedrag ontstond omdat chemische reacties op de positief geladen coatings hun eigen ionconcentratiegradiënten in de omringende vloeistof creëerden. Dit genereerde 'osmotische' stromingen langs het geladen substraat, waardoor het Janus-deeltje versnelt. De ontdekking is een cruciale stap voorwaarts in ons begrip van hoe zelfrijdende deeltjes worden beïnvloed door de omringende micro-omgeving. Met verder onderzoek, dit zou onderzoekers binnenkort in staat kunnen stellen om Janus-deeltjes te construeren met specifieke snelheden en richtingen, waardoor ze beter geschikt zijn voor het navigeren in complexe omgevingen.