(Phys.org) —Forskare från Aalto University och Paris Tech har placerat vattendroppar som innehåller magnetiska nanopartiklar på starka vattenavvisande ytor och har fått dem att anpassas i olika statiska och dynamiska strukturer med periodiskt oscillerande magnetfält. Detta är första gången forskare har visat reversibel växling mellan statisk och dynamisk självmontering.
"Vi bedriver denna forskning eftersom det öppnar ett sätt att skapa nya lyhörda och intelligenta system och material, "säger doktor Robin Ras från Aalto University.
Självmontering är en process där flera komponenter bildar organiserade strukturer eller mönster utan yttre riktning. Processen är mycket intressant både för forskare och industrin, eftersom många naturliga system förlitar sig på självmonterade strukturer och de kan ytterligare inspirera tekniska tillämpningar.
"Strukturbildningen kan antingen vara statisk, drivs av energiminimering, eller dynamisk, drivs av kontinuerligt energimat. Under åren har vi lyckats skapa funktionella material baserade på statiska självmonterade hierarkier. Detta modellsystem banar väg mot ännu mer mångsidiga dynamiska material, där strukturerna bildas genom att mata energi, "sade akademiprofessorn Olli Ikkala.
Genom att använda det nya modellsystemet, forskarna visade att statiska droppmönster kan omvandlas reversibelt till dynamiska när energi matas till systemet via ett oscillerande magnetfält. Övergången observerades vara komplex och de mest komplicerade mönstren uppstod när energimatningen var precis tillräckligt för att komma in i den dynamiska självmonteringsregimen.
Förutom den hårda vetenskapen bakom självmonteringen, droppmönstren är också visuellt fängslande.
"I vissa mönster, dropparnas rörelse liknar dansens. Vi tycker det är vackert, "sa doktor Jaakko Timonen.
Detta arbete är en del av den nyligen avslutade doktorsavhandlingen av Jaakko Timonen vid Aalto University Department of Applied Physics. Det är en tvärvetenskaplig forskning, kombinerar expertis inom magnetisk nanopartikelsyntes, superhydrofoba ytor, och fördjupad förståelse för självmonteringar.
"Jaakko Timonens breda expertis bidrog till att kombinera tre till synes orelaterade fält:magnetiska nanopartiklar vattenavvisande beläggningar, och självmontering, "sa Dr Ras.
Resultaten publicerades i Vetenskap den 19 juli, med titeln "Växlingsbar statisk och dynamisk självmontering av magnetiska droppar på superhydrofoba ytor".
