Forscher der Universität von Bristol haben einen Durchbruch in der Entwicklung von „lebensechten“ synthetischen Materialien erzielt, die sich wie Würmer selbst bewegen können.
Wissenschaftler haben eine neue Klasse von Materialien untersucht, die als „aktive Materie“ bezeichnet werden, die für verschiedene Anwendungen von der Arzneimittelabgabe bis hin zu Selbstheilungsmaterialien verwendet werden könnten.
Im Vergleich zu leblosen Materie-der Art von bewegungslosen Materialien, auf die wir jeden Tag in unserem Leben stoßen, können aktive Materie faszinierendes lebensechtes Verhalten zeigen.
Diese Materialien bestehen aus Elementen, die durch interne Energiequellen aus dem Gleichgewicht getrieben werden, sodass sie sich unabhängig bewegen können.
Forscher der Universität von Bristol führten in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern in Paris und Leiden das Experiment mit speziellen Mikron-Größen (eine Millionstel eines Messgeräts) als Janus-Kolloiden durch, die in einer flüssigen Mischung suspendiert wurden.
Das Team machte das Material dann aktiv, indem er ein starkes elektrisches Feld anwendete und beobachtete die Effekte mit einer speziellen Art von Mikroskop, die dreidimensionale Bilder aufnimmt.
Frühere Untersuchungen in diesem Bereich hatten größere Kolloidpartikel verwendet-aber durch Skalierung der Kolloide auf ein Drittel ihrer Größe konnten die Forscher der Universität von Bristol in drei Dimensionen experimentieren und faszinierende Ergebnisse fanden.
Wenn das elektrische Feld eingeschaltet wurde, verschmelzen die verstreuten Kolloidpartikel zusammen, um wurmähnliche Strukturen zu bilden-was ein vollständig dreidimensionales synthetisches aktives Materie-System erzeugt.
Das Forschungsarbeit, ‚Reisende Saiten von aktiven dipolaren Kolloiden ‚ wurde in veröffentlicht in Physische Überprüfungsbriefe. Erster Autor Mr Xichen Chao erklärte: „Wir fanden die Bildung faszinierender neuer Strukturen-selbstgetriebene aktive Filamente, die an lebende Würmer erinnern. Wir konnten dann einen theoretischen Rahmen entwickeln, der es uns ermöglichte, die Bewegung der Bewegung vorherzusagen und zu kontrollieren synthetische Würmer basierend auf ihren Längen. „
Co-Autor Prof. Tannie Liverpool fügte hinzu: „Während Anwendungen in der realen Welt wahrscheinlich weit in der Zukunft weit sind, kann sich diese Materialien unabhängig bewegen können Teilchenschwärme, die nach einem Ziel suchen können, das durch spezifisch gezielte Medikamente und Behandlungen gesundheitliche Anwendungen haben kann. „
Die entdeckten synthetischen Wurmketten entstehen unter Bedingungen mit geringer Dichte. Bei höheren Dichten stellten die Forscher fest, dass die Partikel bildungsähnliche und labyrinthartige Strukturen bildeten.
Die Akademiker der Universität von Bristol glauben, dass es mehrere nützliche Anwendungen für den Durchbruch geben könnte, die sie jetzt mit mehr Experimenten und theoretischer Modellierung untersuchen.
