Aktiewe materiaal geskep uit mikroskopiese spin deeltjies

Hierdie sogenaamde aktiewe materiaal bevat klein magnetiese deeltjies wat self-organiseer in kort kettings van deeltjies, of spinners, en vorm 'n rooster-agtige struktuur wanneer 'n magnetiese veld toegepas word. "Active materiaal moet 'n eksterne energiebron om hul struktuur in stand te hou," het Argonne materiaal kundige Alexey Snezhko, 'n skrywer van die studie.

Anders as in die vorige eksperimente met betrekking tot aktiewe materiaal, wat op deeltjies wat liniêre beweging getoon het, hierdie nuwe draaiers te bekom 'n willekeur, soos reg- of links van, wat hulle laat draai in 'n spesifieke rigting.

Dit Twirling rotasie van die geskorste self-aanmekaar gesit nikkel draaiboulers skep 'n jacuzzi-agtige effek, waarin verskillende deeltjies kan kry gesuig in die beweeg geskep deur hul bure. "Die deeltjies beweeg nie op hul eie, maar hulle kan gesleep rond," sê Snezhko. "Die interessante ding is dat jy hierdie baie vinnig roterende strukture wat die voorkoms van 'n nog groter stelsel wat nog gee kan hê, maar dit bly baie aktief."

As die deeltjies begin om saam te kom, die whirlpools geskep deur die spin mosie, in samewerking met die magnetiese interaksies, trek hulle nog nader, die skep van 'n vaste kristallyne-agtige materiaal, selfs as die draaiboulers nog roteer.

Die Argonne navorsers wou weet hoe 'n nie-draaier deeltjie sal vervoer word deur die aktiewe rooster. Volgens Snezhko, die vinnige swaai van die draaiboulers skep die vermoë om vir die ander vrag deeltjies te veel vinniger beweeg deur die tralies heen as hulle 'n normale materiaal sal blaai. "In gereelde verspreiding, die proses om 'n deeltjie van die een kant van die materiaal na die ander is temperatuur-afhanklike en neem 'n baie langer tydperk van die tyd," het hy gesê.

Die vervoer van 'n nie-draaier deeltjie is ook afhanklik van die spasiëring tussen die draaiboulers. As die draaiboulers is geleë ver genoeg uitmekaar, sal die nie-draaier deeltjie chaoties reis tussen verskillende draaiboulers, soos 'n vlot reis af 'n reeks van wild stroomversnellings. As die deeltjies in die rooster nader aan mekaar kom, kan die nie-draaier deeltjie raak vasgevang in 'n individu sel van die rooster.

"Sodra die deeltjie binne 'n sel deur middel van sy eie chaotiese beweging kom, kan ons die veld verander sodat die rooster effens krimp, maak die waarskynlikheid van die deeltjie na die plek in die rooster 'n baie lae verlaat," het Snezhko.

Die materiaal het ook die vermoë om self-herstel, soortgelyk aan 'n biologiese weefsel ondergaan. Wanneer die navorsers het 'n gat in die rooster, die rooster gereformeerde.

Deur te kyk na stelsels met suiwer rotasiebeweging, Snezhko en sy kollegas glo dat hulle stelsels met eienskappe spesifieke vervoer kan ontwerp. "Daar is baie verskillende maniere vir die kry van 'n voorwerp in 'n materiaal van punt A na punt B, en hierdie tipe self-vergadering kan aangepas word vir verskillende dinamika," het hy gesê.

bron: DOE/Argonne National Laboratory. "Active material created out of microscopic spinning particles." ScienceDaily. ScienceDaily, 29 May 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200529093121.htm>.