Επιστήμονες του Lawrence Berkeley National Laboratory δημιούργησαν ένα μαγνητικό υγρό το οποίο, όπως εκτιμούν, θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια επαναστατική κατηγορία εκτυπώσιμων ρευστών για ένα εύρος εφαρμογών- από τεχνητά κύτταρα τα οποία παρέχουν στοχευμένες αντικαρκινικές θεραπείες μέχρι εύκαμπτα ρευστά ρομπότ τα οποία μπορούν να προσαρμόζουν το σχήμα τους ανάλογα με το περιβάλλον τους.
«Φτιάξαμε ένα νέο υλικό που είναι υγρό και μαγνητικό. Κανείς δεν το είχε παρατηρήσει αυτό στο παρελθόν» είπε ο Τομ Ράσελ, επιστήμονας του Berkeley Lab και καθηγητής επιστήμης πολυμερών και μηχανολογίας στο University of Massachusetts, Amherst, που ηγήθηκε της έρευνας. «Αυτό ανοίγει την πύλη σε έναν νέο τομέα επιστήμης στη μαγνητική, μαλακή ύλη».
Τα τελευταία επτά χρόνια ο Ράσελ, που ηγείται ενός προγράμματος ονόματι Adaptive Interfacial Assemblies Towards Structuring Liquids και επίσης ηγήθηκε της εν λόγω έρευνας, επικεντρώνεται στην ανάπτυξη μιας νέας κατηγορίας υλικών: 3D printable ρευστές δομές. Ο ίδιος και ο ερευνητής Ξούμπο Λιού είχαν την ιδέα της δημιουργίας ρευστών δομών από σιδηρορευστά (ferrofluids), που είναι διαλύματα σωματιδίων οξειδίου του σιδήρου τα οποία καθίστανται εξαιρετικά μαγνητικά παρουσία άλλου μαγνήτη. «Σκεφτήκαμε “αν ένα σιδηρορευστό μπορεί να γίνει προσωρινά μαγνητικό, το θα μπορούσαμε να κάνουμε για να το κάνουμε μόνιμα μαγνητικό, και να συμπεριφέρεται σαν στερεός μαγνήτης αλλά να διατηρεί την εικόνα και την αίσθηση υγρού;» είπε ο Ράσελ.
Οι δύο ερευνητές χρησιμοποίησαν μια τεχνική 3D-printing που είχαν αναπτύξει με τον πρών μεταδιδακτορικό ερευνητή Τζο Φορθ για να εκτυπώσουν σταγονίδια του ενός χιλιοστού από ένα διάλυμα σιδηρορευστού που περιείχε νανοσωματίδια οξειδίου του σιδήρου διαμέτρου μόλις 20 νανομέτρων. Στην έρευνα συνέβαλαν, χρησιμοποιώντας προηγμένες τεχνικές, και οι επιστήμονες Πολ Άσμπι και Μπρετ Χελμς του Molecular Foundry του Berkeley Lab. Το τελικό αποτέλεσμα ήταν να διαπιστωθεί πως τα σταγονίδια, μετά από μια διαδικασία που περιελάμβανε ένα μαγνητικό πηνίο, αιωρούνταν το ένα προς το άλλο με άψογο συγχρονισμό, πραγματοποιώντας μια σχεδόν «χορευτική» κίνηση. Τα σταγονίδια αυτά είχαν καταστεί μόνιμα μαγνητικά: «Σχεδόν δεν μπορούσαμε να το πιστέψουμε» είπε ο Ράσελ. «Πριν τη μελέτη μας, οι άνθρωποι θεωρούσαν πως οι μόνιμοι μαγνήτες μπορούν να είναι μόνο στερεοί».
Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης πως οι μαγνητικές ιδιότητες των σταγονιδίων διατηρούνται ακόμα και μετά τον διαχωρισμό τους σε μικρότερα- μεγέθους που αντιστοιχεί σε ανθρώπινη τρίχα. Επίσης, έχουν τη δυνατότητα να αλλάζουν μορφή για να προσαρμόζονται στο περιβάλλον τους, μετατρεπόμενα από σφαίρα σε κύλινδρο, σε πίτα κλπ- χωρίς να χάνουν ποτέ τις μαγνητικές τους ιδιότητες. Επίσης, είναι δυνατή η εναλλαγή μεταξύ μαγνητικής και μη μαγνητικής κατάστασης. Όταν η μαγνητική κατάσταση είναι ενεργοποιημένη, οι κινήσεις τους μπορούν να ελέγχονται εξ αποστάσεως, μέσω εξωτερικού μαγνήτη.
Οι Λιου και Ράσελ σκοπεύουν να συνεχίσουν τις έρευνές τους με σκοπό τη δημιουργία ακόμα πιο πολύπλοκων 3D-printed δομών μαγνητικών υγρών, όπως πχ τεχνητών κυττάρων ή μικρών ρομπότ που θα χρησιμοποιούνται για στοχευμένη χορήγηση φαρμάκων σε άρρωστα κύτταρα.
