Aktywny materiał stworzony z mikroskopijnych cząstek wirujących

Te tak zwane substancje czynne zawierają drobne cząstki magnetyczne, które samoorganizacji do krótkich łańcuchów cząsteczki lub przędzarek i formę podobną do kratki strukturą, gdy pole magnetyczne jest stosowane. „Aktywne materiały potrzebne zewnętrzne źródło energii, aby utrzymać swoją strukturę,” powiedział naukowiec materiały Argonne Alexey Snezhko, autor badania.

W przeciwieństwie do poprzednich eksperymentów obejmujących substancje czynne, które wyglądały na cząstki, które wykażą ruch liniowy, nowe przędzarki uzyskać skrętów, jak prawej lub leworęczności, który powoduje, że obraca się w kierunku specyficznego.

To kręcenie obrót zawieszonych samoorganizujących błystki niklu tworzy wir-podobnym skutkiem, w którym różne cząstki mogą się wciągnąć do wirów tworzonych przez swoich sąsiadów. „Cząstki nie poruszają się na własną rękę, ale mogą być przeciągane wokół” Snezhko powiedział. „Interesującą rzeczą jest to, że można mieć te bardzo szybko obracające się struktury, które dają wygląd jeszcze większego systemu, który jest nadal, ale nadal bardzo aktywne.”

Ponieważ cząstki zaczynają się razem wiry powstałe w ruchu wirowego, w połączeniu z oddziaływań magnetycznych, należy je jeszcze bliżej, tworząc stałą krystaliczną materiału podobnego, nawet przędzarek nadal obraca się.

Naukowcy Argonne chciał wiedzieć, w jaki sposób cząstka non-spinner byłyby transportowane poprzez aktywne kraty. Według Snezhko, szybkie wirowanie wirówek stwarza możliwość dla innych cząsteczek cargo, aby przejść przez kratę znacznie szybciej niż oni przez normalny materiał. „W zwykłej dyfuzji, proces uzyskiwania cząstkę z jednego boku na drugi materiału jest zależny od temperatury i ma znacznie dłuższy okres czasu,” powiedział.

Transport cząstek nie-obrotowego, jest zależny od rozstawu pomiędzy przędzarek. Jeśli błystki znajdują się wystarczająco daleko od siebie, cząstka non-spinner pojedzie chaotycznie między różnymi błystki, jak tratwa podróży w dół serii Whitewater bystrza. Jeżeli cząstki w siatce są zbliżone do siebie, cząstek nie przędzarka może zostać uwięziony w pojedynczej komórce kraty.

„Gdy cząstka znajdzie się w komórce za pośrednictwem własnej chaotycznego ruchu, możemy zmodyfikować pole tak, że krata lekko kurczy się, dzięki czemu prawdopodobieństwo cząstki opuścić tę lokalizację w kratę bardzo niskie” Snezhko powiedział.

Materiał wykazały również, że zdolność do ulegania samonaprawy, podobną do tkanki biologicznej. Kiedy naukowcy dziurę w siatce, kratownica zreformowany.

Patrząc na systemach z ruchem czysto obrotowej Snezhko i jego współpracownicy wierzą, że mogą zaprojektować systemy z cech specyficznych transportowych. „Istnieje wiele różnych sposobów na uzyskanie obiektu w materiale z punktu A do punktu B, a ten rodzaj samodzielnego montażu mogą być dostosowane do różnych dynamiki,” powiedział.

źródło 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>.