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Biowissenschaften Chemie
Wachstumskontrolle mikroskopischer Zweibeiner mit magnetischen Loops
Abbildung a zeigt ein magnetisches Metamorphosen-Muster aus Flächen positiver (weiß) und negativer (schwarz oder farbig) Magnetisierung. Einzelne kolloidale Partikel (rot) bewegen sich zur aktiven Linie des Musters und verbinden sich zu Zweibeinern verschiedener Längen. Abbildung b zeigt die beiden im Experiment verwendeten magnetischen Loops. Einer bewegt die Mikrokugeln zur Linie und der andere lässt die ausgewachsenen Zweibeiner weglaufen.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-50023-7
Forschende der Universität Bayreuth haben ein neues Verfahren zur Wachstumskontrolle von physikalischen Mikro-Läufern entwickelt. Die Forschungsergebnisse wurden nun in der renommierten Zeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht.
What for?
Die Bayreuther Forschenden verwendeten ein externes Magnetfeld, um paramagnetische – also nur durch externe Einflüsse magnetische – kolloidale Kugeln zu Stäben bestimmter Länge zusammenzubauen. Kolloidale Teilchen sind winzige Partikel im Nano- oder Mikrometerbereich, die in der Medizin unter anderem Träger von Biochemika wie Enzymen oder Aminosäuren sein können. Diese sogenannten mikroskopischen Zweibeiner ändern von selbst ihr Verhalten, sobald sie ausgewachsen sind: Dann nämlich entscheiden sie wegzulaufen. Hierzu ist kein Eingreifen von außen notwendig. Trotzdem ist ihr Verhalten nicht zufällig, sondern folgt dem Plan der Experimentierenden. Entwickelt wurde eine Wachstumskontrolle der Struktur, um die gewünschte Länge zu erreichen. Dies ist eine technisch relevante Forschungsfrage und könnte von großem Nutzen in sogenannten Lab-on-a-chip-Devices (Miniaturlaboren) und der medizinischen Diagnostik sein.
In dieser Arbeit haben Jonas Elschner, Farzaneh Farrokhzad, Prof. Dr. Daniel de las Heras und Prof. Dr. Thomas Fischer vom Lehrstuhl für Experimentalphysik der Universität Bayreuth eine mikroskopische Fabrik für kleine Läufer entwickelt: eine Zweibeiner-Fabrik. Dort werden Mikrokugeln mittels magnetischer Kräfte zu Zweibeinern verbunden und verlassen die Fabrik, sobald sie ausgewachsen sind.
