微觀粒子的膠體懸浮液顯示出復(fù)雜而有趣的集體行為。特別地，膠體的集體動(dòng)力學(xué)對(duì)于材料組裝，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，微流體控制以及在幾種生物場景中是基本且普遍存在的。受限的膠體的集體動(dòng)力學(xué)可以與自由的膠體完全不同：例如，受限的膠體可以自組織成渦旋結(jié)構(gòu)，相干運(yùn)動(dòng)或不同的相行為。一方面，由于膠體懸浮液的復(fù)雜性，如何精確調(diào)節(jié)受限膠體的集體動(dòng)力學(xué)仍然難以實(shí)現(xiàn)。另一方面，由于微尺度限制與膠體尺寸在相同的長度尺度上，因此難以確定膠體如何彼此相互作用以及幾何約束。

為了研究受限的膠體集合體，先前的工作一直集中在微觀的可視化和模擬方法上，缺乏直接的證據(jù)來表征膠體相互作用的機(jī)械性能。是否可以直接探測這種機(jī)械性能或?qū)⑵鋵?shí)時(shí)表示為力的反饋?借助液體澆口技術(shù)，答案可能是肯定的。領(lǐng)先的研究領(lǐng)域“液體澆口技術(shù)”被國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)宣布為“ 2020年化學(xué)十大新興技術(shù)”。液體澆口技術(shù)允許某些液體按需選擇性地打開和關(guān)閉孔。尤其是，液體門控膜可以響應(yīng)壓力變化，這也表明跨膜流體的運(yùn)輸能力。所以，利用壓力驅(qū)動(dòng)的侵入流體作為有效原因，可以實(shí)時(shí)確定受限膠體的力學(xué)。在新的研究文章發(fā)表在北京《國家科學(xué)評(píng)論》，廈門大學(xué)的科學(xué)家提出了一種液體門控系統(tǒng)的新范例，該系統(tǒng)將磁性膠體懸浮液限制在多孔基質(zhì)中。這種受限的磁膠體系統(tǒng)(CMCS)可以實(shí)時(shí)探測膠體懸浮液的機(jī)械性能，顯示出允許或停止微尺度流或動(dòng)態(tài)操縱流體傳輸?shù)哪芰Α?/p>

有趣的是，似乎“自由不是自由的”。首先，膠體懸浮液被多孔基質(zhì)捕獲。但是，受限的膠體在有限的空間內(nèi)也是自由的，因?yàn)樗鼈兊募w動(dòng)力學(xué)可以通過磁場極大地控制。受限的膠體的集體構(gòu)型在統(tǒng)計(jì)學(xué)上和熱力學(xué)上由膠體熵表征。同時(shí)，由壓力值同時(shí)指示受限的膠體之間的相互作用以及膠體懸浮液和幾何約束之間的相互作用。特別地，壓力變化與熵變化成線性關(guān)系。兩者都受到幾何約束，膠體堆積率以及磁場強(qiáng)度和方向的顯著影響。而且，

除了磁場以外，所報(bào)道的限制膠體熵調(diào)節(jié)的策略還適用于其他遠(yuǎn)程外部刺激，例如聲場，光場，電場等。這項(xiàng)工作將啟發(fā)對(duì)膠體科學(xué)基礎(chǔ)研究的開發(fā)，以及從流體運(yùn)輸，多相分離，邏輯微流控到可編程貨物運(yùn)輸?shù)母鞣N應(yīng)用。這里描述的發(fā)現(xiàn)還將加深對(duì)諸如群智能，細(xì)胞聚集，顆粒物對(duì)污染物的處理以及交通擁堵的走走停停等現(xiàn)象的理解。

標(biāo)簽： 磁膠體系統(tǒng)