Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Unterwassertanz von Mikromagneten

22.11.2016

Physik: Veröffentlichung in Nature Communications

Winzige magnetische Partikel, die mit einem zusätzlichen eigenen Antrieb ausgestattet sind, vollführen in einer Flüssigkeit hoch komplexe Bewegungsmuster. Physiker der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) und des Argonne National Laboratory in den USA haben diese „Unterwassertänze“ von Mikromagneten entdeckt und die Abhängigkeit ihrer Bewegungen von der Struktur, die die Teilchen in der Flüssigkeit einnehmen.


Schnappschuss von einem „Watscheltanz“ nach der Fusion von zehn schwimmenden Mikromagneten.

Andreas Kaiser

Die Ergebnisse ihrer Simulationen stellen sie in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Communications vor.

„Solche winzigen Mikromagnete kommen sogar in der belebten Natur vor“, so Prof. Dr. Hartmut Löwen vom Institut für Theoretische Physik II der HHU und einer der Autoren der Studie. Und zwar in so genannten magnetotaktischen Bakterien wie Magnetospirillum gryphiswaldense oder Magnetospirillum magnetotacticum. Diese Bakterien besitzen spezielle magnetische Zellorganellen („Magnetosome“), mit deren Hilfe sie sich an Magnetfeldern wie dem der Erde orientieren.

Die Physiker haben winzige, kugelförmige magnetische Eisenspäne am Computer modelliert. Diese Späne besitzen einen Selbstantrieb, so dass sie aktiv in einer Flüssigkeit schwimmen können. Somit kommt es zu einem Wettstreit zwischen der Schwimmbewegung und der gegenseitigen magnetischen Anziehung.

In den Computersimulationen beobachten die Forscher zum einen, dass sich die Teilchen aufgrund ihrer magnetischen Anziehung zu Clustern zusammenlagern. Kugelförmige Späne bilden Ketten oder Ringe. Wenn sich solche Cluster miteinander verbinden, beobachtet man komplexe Bewegungsmuster, sie führen quasi einen Unterwassertanz auf. Einen solchen watschelnden Tanz von zehn solcher Cluster kann auf der Online-Seite der Publikation betrachtet werden.

„Unsere Ergebnisse zeigen, wie man das Schwimmverhalten von Mikromagneten steuern kann“, so Prof. Dr. Hartmut Löwen. Auch im Hinblick auf die winzigen Lebewesen bringen sie neue Erkenntnisse: „Wir bekommen so Anhaltspunkte zum Verhalten und Orientierungsvermögen der magnetotaktischen Bakterien“.

Originalpublikation

Francisca Guzmán-Lastra, Andreas Kaiser & Hartmut Löwen, Fission and fusion scenarios for magnetic microswimmer clusters, Nature Communica-tions, 7:13519, 22. November 2016
DOI: 10.1038/ncomms13519

Weitere Informationen:

http://www.nature.com/article-assets/npg/ncomms/2016/161122/ncomms13519/extref/n...

Dr.rer.nat. Arne Claussen | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Vorstoß ins Innere der Atome
23.02.2018 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

nachricht Quanten-Wiederkehr: Alles wird wieder wie früher
23.02.2018 | Technische Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics