Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen magneettisen nesteen, jota voidaan ohjata sähkökentän avulla.
Löytö tarjoaa tutkijoille mahdollisuuden luoda monimutkaisia termodynaamisen tasapainon ulkopuolella olevia rakenteita. Mallien avulla voidaan tutkia vaikkapa luonnossa esiintyviä rakenteita, kuten eläviä soluja.
Nesteellä on myös monia mahdollisia teknologisia sovelluskohteita. Esimerkiksi sähkömustenäytöistä voidaan tutkimuksen ansiosta saada entistä tarkempia. Sähkömusteita käytetään muun muassa lukulaitteissa.
Aallon tutkimusryhmän tulokset on julkaistu Science Advances -lehdessä.
Jännitteellä säädetään nanopartikkelien jakaumaa
Magneettisilla nesteillä on ollut merkittävä rooli muun muassa kaiutinten kehityksessä sekä kovalevyissä.
Liuoksen ominaisuudet määräytyvät tavallisesti sen mukaan, paljonko se sisältää magneettisia nanopartikkeleja. Kun partikkelien määrä on lyöty lukkoon, magneettisiin ominaisuuksiin ei ole ollut helppo tehdä muutoksia.
Uusi tutkimus mahdollistaa nesteen ominaisuuksien säätämisen ulkoisen ärsykkeen avulla ilman, että nesteen koostumusta muutetaan.
“Jännitteen avulla voidaan säätää nanopartikkelien jakaumaa, esimerkiksi siirtää ne halutulle alueelle, jolloin ne vahvistavat magneettisia ominaisuuksia siellä ja heikentävät niitä muualla”, kuvailee apulaisprofessori Jaakko Timonen.
Tutkijat käyttivät liuoksena öljyistä nestettä, joka sisälsi rautaoksidinanopartikkeleja. Niistä saatiin sähköisesti varattuja, kun nesteeseen lisättiin sähköisiä varauksia siirtävää kemikaalia, dokusaattia. Juuri sähköinen varaus mahdollistaa partikkelien liikuttamisen jännitteen avulla.
Auttaa ymmärtämään rakenteiden muodostumista
Uusi nanopartikkeliliuos voi auttaa tutkijoita ymmärtämään luonnossa ilmeneviä kompleksisia kuvioita ja rakenteita, niin eläviä organismeja kuin monimuotoisia ei-elollisia systeemejä.
Kun nanopartikkelit lähtevät sähkökentän seurauksena liikkumaan, magneettinen neste siirtyy termodynaamisesta tasapainotilasta epätasapainotilaan.
Nestettä voidaan näin käyttää mallina, jonka avulla on mahdollista tutkia siirtymiä tilojen välillä sekä sitä, millainen merkitys on ulkoisilla vaikutuksilla, kuten magneettikentällä.
Jaakko Timosen tutkimusryhmä on osa uutta Suomen Akatemian rahoittamaa huippuyksikköä, joka keskittyy elävien toimintojen innoittamiin hybridimateriaaleihin.
(Kuva Aalto-yliopisto) Vasemmalla magneettisen nesteen kuvio tasapainotilassa, oikealla sähkökentän avulla aiheutetussa epätasapainotilassa.
