Om du vill bilda mycket flexibla kedjor av nanopartiklar i vätska för att bygga små robotar med flexibla leder eller göra magnetiskt självläkande geler, du måste återgå till barndomen och tänka på sandslott.

I en tidning som publicerades denna vecka i Naturmaterial , forskare från North Carolina State University och University of North Carolina-Chapel Hill visar att magnetiska nanopartiklar inneslutna i oljiga vätskeskal kan binda samman i vatten, ungefär som sandpartiklar blandade med rätt mängd vatten kan bilda sandslott.

"Eftersom olja och vatten inte blandas, oljan väter partiklarna och skapar kapillärbryggor mellan dem så att partiklarna håller ihop vid kontakt, sade Orlin Velev, INVISTA professor i kemisk och biomolekylär teknik vid NC State och motsvarande författare till artikeln.

"Vi lägger sedan till ett magnetfält för att ordna nanopartikelkedjorna och ge riktning, " sa Bhuvnesh Bharti, forskningsassistent professor i kemisk och biomolekylär teknik vid NC State och första författare till artikeln.

Att kyla oljan är som att torka sandslottet. Att sänka temperaturen från 45 grader Celsius till 15 grader Celsius fryser oljan och gör broarna ömtåliga, leder till brytning och fragmentering av nanopartikelkedjorna. Ändå kommer de trasiga nanopartikelkedjorna att ombildas om temperaturen höjs, oljan blir flytande och ett externt magnetfält appliceras på partiklarna.

"Med andra ord, detta material är temperaturkänsligt, och dessa mjuka och flexibla strukturer kan dras isär och omarrangeras, " sa Velev. "Och det behövs inga andra kemikalier."

"Denna forskning var resultatet av samarbete initierat av NSF Materials Research Science and Engineering Center som underlättar interaktioner mellan Triangeluniversitet." sa Michael Rubinstein, John P. Barker Distinguished professor i kemi vid UNC och en av medförfattarna till artikeln.