Учёные предложили метод управления положением магнитных частиц в микроканалах, заполненных жидкостью, при помощи магнитного поля. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.
Умение управлять положением частиц в текущей по микроскопическим каналам жидкости является необходимым условием для создания так называемых «лабораторий на чипе» — микроустройств, способных выполнять функции традиционных лабораторией, например, по секвинированию ДНК, и при этом быть чрезвычайно компактными.
Однако до сих пор большинство методов по управлению частицами требовали, чтобы жидкость текла достаточно быстро, что неудобно с технической точки зрения. Решение проблемы предложила группа учёных из Оксфордского университета. Разработанная ими теоретически схема в принципе позволяет управлять частицами в даже относительно медленной микрожидкости.
Идея заключается в том, чтобы использовать статическое однородное магнитное поле для управления эллипсоидальными намагниченными частицами, погружёнными в жидкость, текущую по узким каналам. Из-за несимметричности формы частиц магнитное поле выстраивает их в одной ориентации и служит чем-то наподобие моряка, который выстраивает корабль по ветру.
Более того, согласно вычислениям, угол, под которым выстроены частицы, определяет величину их гидродинамического взаимодействия со стенками. Изменяя этот угол, можно заставить двигаться частицы или к центру канала, или к его стенкам.
Моделирование 1000 частиц в канале диаметром 10 мкм, заполненном водой, показало, что, просто вращая направление поля, можно достичь сразу нескольких различных эффектов в движении частиц. Например, можно их отсортировать по размеру и форме, направив разные фракции в разные точки канала, или можно сфокусировать весь поток и т. д.