Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vypadá to antiintuitivně: Můžeme donutit částice proudit kanálkem, když přitom elektrody připojíme na jeho vnější strany, kolmo k požadovanému pohybu?
Magnusův jev popisuje situaci, kdy rotující částice pohybující se v tekutině včetně plynů (nebo rotující částice obtékaná tekutinou) vytváří kolem sebe vír a sílu působící kolmo na směr jejího pohybu. Tímto způsobem se vysvětluje to, že míček ve stolním tenisu či míč ve fotbale získává faleš.
Zajímavá (a nová) je demonstrace, jak se tento jev může projevovat i v prostředí elektrických sil. Ve studii prováděné na MITu přišli s nápadem, že tímto způsobem by bylo možné řídit i pohyb nano a mikročástic v prostředí s elektrickým polem. Klasický Magnusův jev přitom funguje pouze u makroskopickým objektů.
Zachary Sherman z University of Texas at Austin a James Swan a MITu původně zkoumali chování nabitých částic v elektrolytech (a to ještě pouze v podobě simulací). Částice se prostě pohybují ve směru gradientu náboje. Za určitých okolností se zde mohou vytvářet složitější struktury, když se ionty shlukují kolem nabitých částic a z roztoku se stává spíše koloid/suspenze. Pokud je vnější elektrické pole relativně slabé, namísto (respektive spíše vedle?) pohybu částic po gradientu se mohou větší koloidní struktury také začít otáčet. A právě přitom vzniká obdoba Magnusova jevu. Na pohled to vypadá absurdně, protože částice se pohybují kolmo k působící síle (nebo šikmo, zkombinují-li se oba směry?). Autoři studie to nicméně předvedli, a to už nejen v simulacích.
Pohyb částic v elektrickém poli využívá třeba elektroforéza, což je (především) metoda analytické chemie využívaná k oddělování látek. Problém zde ale je, že jakmile částice dorazí k elektrodě, zastaví se (nemá kam dále jít), na elektrodě může docházet k nežádoucím reakcím, jejímu vybíjení, zaplnění místa atd. U pohybu kolmého na směr pole by vše mohlo fungovat jinak – třeba bychom dokázali hnát částice úzkým kanálem tak, že bychom na jeho vnější stěny připojili elektrody (opět: kolmo na požadovaný směr pohybu). K těm by se látky nepřibližovaly. Mělo by jít o dost účinný způsob řízení pohybu mikroskopických částic.
Nabízejí se aplikace v medicíně a technologiích, kdy je potřeba dostat určitou částici (aktivní látku) na předem určené místo. Z druhé strany lze takto od reakce odvádět nežádoucí vedlejší produkty nebo i produkty žádoucí, aby se ovlivnila podoba chemické rovnováhy apod.
Zachary M. Sherman et al. Spontaneous Electrokinetic Magnus Effect, Physical Review Letters (2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.208002
Zdroj: Massachusetts Institute of Technology/Phys.org
