Sciencemag.cz
Doporučujeme
Speciální 3D tiskárny umožňují tisk feromagnetických kapalin. Vědci z Berkley Lab uvádějí, že výsledkem by mohly být např. různé flexibilní částice, které by se lépe dokázaly pohybovat v lidském těle a zde sloužit pro léčbu i diagnostiku.
Studii vedl Tom Russell (Berkley Lab, University of Massachusetts, Amherst). Spolu s hlavním autorem článku v Science Xubo Liu se již dříve zabývali roztoky oxidů železa, tzv. ferrofluidy. V těchto případech jde o paramagnetické látky, tj. magneticky se uspořádají v přítomnosti vnějšího magnetického pole, ale svůj magnetismus si neudrží. Vědci zkusili tyto látky upravit tak, aby získali první kapalný feromagnet. Vytiskli na speciální 3D tiskárně kapky roztoku ferrofluidu; tyto kapky byly velké asi 1 milimetr, přičemž samotné částice oxidu železa měly velikost jen kolem 20 nanometrů.
Pomocí mikroskopie atomárních sil (AFM) pak vědci zjistili, že v důsledku tzv. mezifázového rušení (interfacial jamming) vytvářejí nanočástice jakési skořápky na povrchu kapek, kde se jich soustřeďuje víc než v nitru, „mačkají se do stěn“. Po přenesení do nemístitelné kapaliny pak tyto povrchové nančástice lze uspořádat pomocí vnějšího magnetického pole. Klíčové však je, že v tomto případě orientace zůstane i po jeho odstranění, tj. látka je feromagnetická. To se projevuje tak, že v roztoku oleje se kapičky pohybují náhodně a mění svůj tvar, ovšem pohyb různých kapek a především nanočástic oxidu železa je synchronizován. Vědci dokázali změřit, že v jeden okamžik všechny severní póly nanočástic oxidu železitého mířily jedním směrem. Za toho chování odpovídají nanočástice oxidu železa na povrchu kapek, ovšem řídí se podle nich i nanočástice uvnitř (přitom „řídicích“ částic je řádově jen 1 %). Pokud kapku dále rozdělíme, magnetismus se udrží. Přitom ale samotné kapky dokáží měnit svůj tvar, mění se z koule na válec, vlákno nebo dokonce do chobotnicových tvarů. Nanočástice na povrchu však nějak stejně drží při sobě a feromagnetismus udrží.
Dalším trikem je vzdáleně magnetické chování vypnout a pak ho znovu obnovit. V režimu magnetismu lze samozřejmě pohyby částic řídit pomocí externího magnetu. Samotné nanočástice mají již velikost odpovídající např. proteinům protilátek, daly by se na sebe navazovat a pak cíleně dopravovat např. na místa nádorů.
X. Liu el al., „Reconfigurable ferromagnetic liquid droplets,“ Science (2019). https://science.sciencemag.org/content/365/6450/264
Zdroj: Lawrence Berkeley National Laboratory/Phys.org
Poznámky PH:
Ale chceme-li takto hýbat magnetickou kapičkou třeba s protilátkami či léky, snad by nám stačilo, aby látka byla paramegnetická? Čili v tomto případě feromagnetismus má výhodu nikoliv pro řízení pohybu, ale spíše k tomu, že nechápe kapičku jít vlastními cestami a dokážeme ji přesně sledovat?
Kdyby šlo o kapalinu v plném slova smyslu, pak by se v prostředí nemísitelné kapaliny všechny kapky s nanočásticemi oxidu železa měly tendenci slít do jediného objektu? Spojují se?
