Mikroskopiska kristaller kan snart dra droger runt din kropp, tar dem till sjuka organ. Förr, detta ansågs vara omöjligt - kristallerna, som har speciella magnetiska egenskaper, var så små att forskarna inte kunde kontrollera sin rörelse. Men nu har ett team av kinesiska forskare hittat lösningen, och deras upptäckt har öppnat nya applikationer som kan använda dessa kristaller för att förbättra - och kanske till och med rädda - många liv.

Kezheng Chen och Ji Ma från Quingdou University of Science and Technology, Quingdou, Kina har publicerat en metod för att producera superparamagnetiska kristaller som är mycket större än alla som har gjorts tidigare. De publicerade nyligen sina resultat i Fysik Bokstäver A .

Om vissa magnetiska material, som järnoxider, är tillräckligt små - kanske några miljondelar av en millimeter i diameter, mindre än de flesta virus - de har en ovanlig egenskap:deras magnetisering vänder slumpmässigt när temperaturen ändras.

Genom att applicera ett magnetfält på dessa kristaller, forskare kan göra dem nästan lika starkt magnetiska som vanliga kylskåpsmagneter. Det kan tyckas konstigt, men detta är den starkaste typen av magnetism som är känd. Detta fenomen kallas superparamagnetism.

I teorin, superparamagnetiska partiklar kan vara idealiska för läkemedelstillförsel, eftersom de kan riktas mot en tumör helt enkelt genom att använda ett magnetfält. Deras lilla storlek, dock, har gjort dem svåra att vägleda exakt – fram till nu.

"De största superparamagnetiska materialen som vi har kunnat göra tidigare var kluster av nanokristaller som tillsammans var ungefär tusen gånger mindre än dessa, " kommenterade Dr Chen. "Dessa större kristaller är lättare att kontrollera med hjälp av externa magnetfält, och de kommer inte att aggregeras när dessa fält tas bort, vilket kommer att göra dem mycket mer användbara i praktiska tillämpningar, inklusive läkemedelstillförsel."

Chen och Ma förklarade att den höga temperaturen och trycket under vilka kristallerna bildas gjorde att små meteoritliknande "mikropartiklar" av magnetit flydde från deras yta. Detta orsakade det ovanliga pockmarkerade utseendet på kristallytorna och inducerade en hög grad av stress och spänning i de växande kristallernas gitter.

Kristaller som växer under så höga spänningar och spänningar bildas med oregelbundenheter och defekter i deras kristallgitter, och det är dessa oregelbundenheter som är ansvariga för de ovanliga magnetiska egenskaperna hos Chens kristaller.

Magnetitkristaller av liknande storlek som odlas vid lägre temperatur och under normalt tryck är endast mycket svagt magnetiska.

Denna metod för att göra större superparamagnetiska kristaller banar väg för utvecklingen av superparamagnetiska bulkmaterial som på ett tillförlitligt sätt kan kontrolleras av måttliga externa magnetiska krafter, revolutionerar läkemedelsleveransen till tumörer och andra platser i kroppen som behöver riktas exakt.

Och det här är bara början. Chens kristaller kan till exempel, vara användbar i de många ingenjörsprojekt som behöver "smarta vätskor" som ändrar deras egenskaper när ett magnetfält appliceras. Dessa kan redan användas för att göra fordonsupphängningssystem som automatiskt justeras när vägförhållandena ändras, ökad komfort och säkerhet, och att bygga mer bekväma och realistiska proteser.

Nu när superparamagnetism inte längre är begränsad till små partiklar som är svåra att hantera, forskare kan börja utforska på vilka sätt detta kan bidra till att förbättra våra liv.