Alla som någonsin har arbetat i ett laboratorium har sett dem:magnetiska omrörare som roterar magnetiska omrörare i vätskor för att blanda dem. Omrörarstavarna finns i många olika former - nu inklusive nanometerstora. I journalen Angewandte Chemie , forskare från Singapore har nu introducerat kedjor gjorda av 40 nm järnoxidpartiklar som fungerar som världens minsta magnetiska omrörarstänger, effektiv omrörning av picoliterstora droppar av emulsion med en kommersiell magnetomrörare.
Effektiv omrörning är avgörande i kemiska och biologiska experiment. Detta uppnås vanligtvis med magnetomrörare och omrörare. Dock, detta fungerar inte i de små kanalerna och dropparna som används i lab-on-a-chip-applikationer och för experiment i mikroliterskala inom biovetenskap. Billiga omrörarstänger som är tillräckligt små men som ändå kan absorbera extern magnetisk energi och effektivt översätta den till små omrörningsvolymer står därför högt på önskelistan.
Problemet ligger i den lilla storleken på tidigare mikrometerstora omrörarstänger:De är för stora för att förbli upphängda eftersom de dras till botten av kärlet av både gravitation och magnetisk attraktion. På samma gång, de är för små för att röra om lösningen helt när de är på botten, som fungerar för makroskopiska omrörarstänger. Större delen av vätskan förblir oblandad.
Ett team ledd av Hongyu Chen vid Nanyang Technological University i Singapore har nu hittat en lösning på detta problem:små kiseldioxidbelagda stavar gjorda av uppradade järnoxidnanopartiklar. De är till och med lätta att göra. Magnetiska järnoxidpartiklar med diametrar på 40nm stabiliseras med oljesyra, modifierad med citronsyra för att göra dem vattenlösliga, och dispergerades i en vatten/propanolblandning. Efter tillsats av en kiselorganisk förening och ammoniak, reaktionskärlet får helt enkelt stå nära en magnet över natten. Omrörarstavarna kan sedan enkelt samlas upp genom centrifugering.
Tjockleken på kiselskiktet kan kontrolleras, möjliggör tillverkning av omrörarstänger med diametrar från 75 nm till 1,4 µm. Deras längd kan nå upp till 17 µm. Stängerna är således så små att de förblir suspenderade i lösning. Tillsats av ett stort antal omrörarstänger säkerställer att all vätska rörs om. I magnetfältet hos en konventionell magnetisk omrörarplatta, de individuella omrörningsstavarna rör sig oberoende av varandra. Det är alltså möjligt att noggrant blanda droppar på bara några få pikoliter.
Omrörarstavarna i nanoskala kan enkelt tas bort genom att lägga dropparna ovanpå en stark magnet insvept i ett lager av plastfilm. Magnetfältet drar gradvis omrörningsstängerna till botten av dropparna, och dropparna kan sedan helt enkelt plockas upp med en pipett.
