Покрытый железом «песок» заставили течь вверх по холму в ходе нового странного эксперимента

Удивительным образом ученые из Университета Лехай (США) нашли способ заставить пескоподобный материал течь вверх по склону, не подчиняясь законам гравитации. Покрыв микроскопические зерна полиметилметакрилатного пластика оксидом железа, исследователи создали крошечные частицы, получившие название микророллеры. При включении вращающегося магнитного поля вблизи наклонной насыпи из этих частиц они испытывали крутящий момент, который позволял им двигаться вверх по склону и преодолевать препятствия.

Исследователи использовали уравнения, описывающие течение гранулированных материалов, чтобы доказать, что эти частицы движутся подобно гранулированному материалу, за исключением того, что они текут вверх по склону. Это неожиданное явление называется отрицательным углом отталкивания, вызванным отрицательным коэффициентом трения, который фактически усиливает движение, а не замедляет его.

При вращении микророллеров вокруг своих осей под действием приложенного магнитного момента частицы временно сближаются и действуют в унисон. Такое качение и сцепление позволяет зернам подниматься по склонам. Сила магнитного поля определяет уровень сцепления, при этом более сильные поля приводят к увеличению тяги и скорости движения.

Несмотря на то, что исследование находится на ранней стадии, у этого открытия есть множество потенциальных применений. Возможность управлять процессом смешивания или разделения веществ может иметь существенное значение для различных областей науки. Микроробототехника и доставка лекарств - вот лишь несколько примеров, где может быть использован этот подход.

Команда уже работает над созданием крошечной лестницы, по которой смогут подниматься эти необычным образом перемещающиеся зерна. Их будущие работы будут посвящены изучению различных областей применения и ответам на вопросы о способности микророллеров преодолевать препятствия.

"Мы активно изучаем эти частицы, экспериментируя с различными скоростями вращения и магнитными силами, чтобы лучше понять их коллективное движение", - говорит Джеймс Гилкрист, инженер-химик и биомолекулярный инженер, участвовавший в исследовании.

Результаты этого новаторского исследования опубликованы в журнале Nature Communications.