![Krediet: Pixabay / CC0 Public Domain deeltje](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2020/particle.jpg)
Krediet: Pixabay / CC0 Public Domain
Door energie uit hun omgeving te oogsten, kunnen deeltjes die ‘kunstmatige micromotoren’ worden genoemd, zichzelf in specifieke richtingen voortbewegen wanneer ze in waterige oplossingen worden geplaatst. In huidig onderzoek is een populaire micromotorkeuze het bolvormige ‘Janus-deeltje’ – met twee verschillende zijden met verschillende fysische eigenschappen. Tot nu toe hebben echter weinig studies onderzocht hoe deze deeltjes interageren met andere objecten in hun omringende micro-omgevingen. In een experiment dat wordt beschreven in EPJ E, laten onderzoekers in Duitsland en Nederland, onder leiding van Larysa Baraban van Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, voor het eerst zien hoe de snelheden van Janus-deeltjes zich verhouden tot de fysische eigenschappen van nabijgelegen barrières.
De ontdekkingen van het team kunnen onderzoekers helpen om micromotoren te ontwikkelen die zeer complexe biologische omgevingen kunnen doorkruisen. Deze deeltjes zouden van onschatbare waarde blijken voor geavanceerde medische technieken, waaronder medicijnafgifte en nano-chirurgie. In hun studie hebben Baraban en collega’s twee soorten Janus-bollen voorbereid: de eerste met een negatief geladen oppervlak, de tweede met een positief geladen coating. Wanneer ze in gedeïoniseerd water werden geplaatst, genereerden beide typen een ionconcentratiegradiënt en stuwden ze zichzelf voort in tegengestelde richtingen. In de buurt plaatsten de onderzoekers ook een glazen substraat met verschillende ladingsdichtheden. Wanneer zowel substraat als deeltjescoating dezelfde ladingen hadden, stuwden de negatieve deeltjes zichzelf met verschillende snelheden van het oppervlak weg.
Voor positief geladen substraten en deeltjescoatings ontdekte het team van Baraban dat deze snelheden een positieve correlatie vertoonden met de ladingsdichtheid van het substraat. Volgens de onderzoekers is dit gedrag ontstaan doordat chemische reacties op de positief geladen coatings hun eigen ionconcentratiegradiënten in de omringende vloeistof creëerden. Hierdoor ontstonden ‘osmotische’ stromingen langs het geladen substraat, waardoor het Janusdeeltje versnelde. De ontdekking is een cruciale stap voorwaarts in ons begrip van hoe zelfrijdende deeltjes worden beïnvloed door de omringende micro-omgeving. Met verder onderzoek zou dit onderzoekers binnenkort in staat kunnen stellen om Janus-deeltjes met specifieke snelheden en richtingen te engineeren, waardoor ze beter geschikt worden om door complexe omgevingen te navigeren.
Tao Huang et al, Impact van oppervlaktelading op de beweging van door licht geactiveerde Janus-micromotoren, Het European Physical Journal E (2021). DOI: 10.1140 / epje / s10189-021-00008-x
European Physical Journal E
Geleverd door Springer