Сотрудники Аргоннской национальной лаборатории (США) Алексей Снежко и Игорь Арансон нашли способ организации ферромагнитных частиц, которые могут выполнять полезную работу.

Выбрав походящие металлические частицы размером 35–90 мкм, учёные разместили их на границе раздела двух несмешиваемых жидкостей, масла и воды. Если оставить эти крупинки в покое, они будут бесцельно дрейфовать, но воздействие переменного магнитного поля, приложенного перпендикулярно поверхности жидкости, заставляет их собираться вместе и образовывать круглые фигуры, которые напомнили авторам соцветия астры. Средний диаметр «астр» уменьшался по мере роста частоты поля.

Самоорганизованные структуры оставались на месте, но жидкости вокруг них находились в постоянном движении. Чтобы нарушить симметрию этого процесса и заставить «астры» смещаться в заданном направлении, физики прикладывали слабое статическое магнитное поле параллельно слоям жидкости.

«Кроме того, мы можем по своему желанию разрывать кольцо частиц и вновь смыкать его, — говорит г-н Снежко. — В итоге у нас получаются вполне функциональные микророботы».

«Астра» захватывает стеклянную бусинку и движется вместе с ней:

Управляя микророботами, их создатели успешно передвигали частицы размером от 150 мкм до 3 мм.

«Микроскопические объекты, конечно, можно захватить лазерами, — замечает Алексей Снежко, — но «астры» действуют с большей силой. В то же время они обходятся с грузом деликатнее, чем механические микроманипуляторы». Таким магнитным манипуляторам можно будет поручить, к примеру, доставку химреагентов к месту реакции, изолирование частиц, интересующих экспериментаторов, очистку поверхности радела сред. «”Астры” управляются дистанционно, что очень удобно, — добавляет г-н Арансон. — А после завершения работы они удаляются с помощью простого магнита».

В ближайшее время учёные попробуют изменить форму микророботов и сравнят новые варианты с уже испытанным.

Группа из четырёх «астр» очищает поверхность раздела от ненужных частиц:

Рис. 1. Иллюстрация Алексея Снежко и Игоря Арансона.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Alexey Snezhko & Igor S. Aranson Magnetic manipulation of self-assembled colloidal asters. – Nature Materials. – 2011. – 10. – P. 698–703; doi:10.1038/nmat3083; Published online 07 August 2011.