Aalto-yliopisto

EMBARGO 22.12.2021 klo 21.00 Uusi läpimurto magneettisten nesteiden tutkimuksessa: ominaisuuksia voidaan säätää sähkön avulla

Jaa

Tutkijat onnistuivat ensi kertaa liikuttamaan magneettisessa nesteessä olevia nanopartikkeleita hallitusti sähkökentän avulla. Löytö voi auttaa kehittämään muun muassa tarkempia sähkömustenäyttöjä.

Vasemmalla magneettisen nesteen kuvioita tasapainotilassa, oikealla kuviot sähkökentän avulla aiheutetussa epätasapainotilassa. Molempiin kuvioihin vaikuttaa magneettikenttä. Kuva: Aalto-yliopisto
Vasemmalla magneettisen nesteen kuvioita tasapainotilassa, oikealla kuviot sähkökentän avulla aiheutetussa epätasapainotilassa. Molempiin kuvioihin vaikuttaa magneettikenttä. Kuva: Aalto-yliopisto

Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen magneettisen nesteen, jota pystytään ohjaamaan sähkökentän avulla. Löytö tarjoaa tutkijoille mahdollisuuden luoda monimutkaisia termodynaamisen tasapainon ulkopuolella olevia rakenteita. Nämä auttavat ymmärtämään paremmin monenlaisia luonnossa esiintyviä rakenteita kuten eläviä soluja. Lisäksi nesteellä on lukuisia mahdollisia teknologisia sovelluksia, esimerkiksi sähkömustenäytöissä.

Tulokset julkaistaan arvostetussa Science Advances -lehdessä 22. joulukuuta.

Magneettisia nesteitä on tutkittu 1960-luvulta asti, ja niillä on ollut merkittävä rooli muun muassa kaiutinten kehityksessä sekä kovalevyissä. Tavallisesti liuoksen ominaisuudet määräytyvät sen mukaan, paljonko siihen on alunperin laitettu magneettisia nanopartikkeleja. Kun partikkelien määrä on lyöty lukkoon, magneettisiin ominaisuuksiin ei ole ollut helppo tehdä muutoksia.

Uusi tutkimus on siis merkittävä muutos aiempaan, koska se mahdollistaa nesteen ominaisuuksien säätämisen ulkoista ärsykettä käyttämällä, nesteen koostumusta muuttamatta.

“Jännitteen avulla voidaan säätää nanopartikkelien jakaumaa, esimerkiksi siirtää ne halutulle alueelle, jolloin ne vahvistavat magneettisia ominaisuuksia siellä ja heikentävät niitä muualla”, kuvaa apulaisprofessori ja akatemiatutkija Jaakko Timonen.

Tutkijat käyttivät liuoksena öljyistä nestettä, jossa on rautaoksidinanopartikkeleja. Ne ovat  poikkeuksellisesti sähköisesti varattuja, sillä tutkijat keksivät lisätä nesteeseen sähköisiä varauksia siirtävää dokusaatti-kemikaalia. Juuri sähköinen varaus tekee mahdolliseksi partikkelien liikuttamisen jännitteen avulla.

Apua kuvioiden ja rakenteiden muodostumisen ymmärtämiseen

Uusi nanopartikkeliliuos voi auttaa ymmärtämään luonnossa ilmeneviä kompleksisia kuvioita ja rakenteita - oli sitten kyse elävistä organismeista tai monimuotoisista ei-elollisista systeemeistä.

Kun nanopartikkelit lähtevät sähkökentän seurauksena liikkumaan, magneettinen neste siirtyy termodynaamisesta tasapainotilasta epätasapainotilaan. Nestettä voidaankin käyttää mallina, jonka avulla tutkia siirtymiä tilojen välillä sekä ulkoisten vaikutusten, esimerkiksi magneettikentän, merkitystä tässä.

Lisäksi tutkimus avaa mahdollisuuksia erilaisiin teknologisiin sovelluksiin. Sen avulla voitaisiin esimerkiksi lähteä kehittämään tarkempia sähkömustenäyttöjä, jollaisia käytetään muun muassa Kindlen kaltaisissa lukulaitteissa.

“Tämä ensivaiheen tutkimus on pääasiassa perustutkimusta, mutta me olemme jo aloittaneet työn, joka keskittyy sovelluksiin”, tutkijatohtori Carlo Rigoni sanoo.

Apulaisprofessori Timosen tutkimusryhmä on osa uutta Suomen Akatemian rahoittamaa huippuyksikköä, joka keskittyy elävien toimintojen innoittamiin hybridimateriaaleihin.

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Carlo Rigoni
Tutkijatohtori, Aalto-yliopisto
puh. 050 472 9924
carlo.rigoni@aalto.fi

Jaakko Timonen
Akatemiatutkija, Aalto-yliopisto
puh. 044 230 5820
jaakko.timonen@aalto.fi

Kuvat

Vasemmalla magneettisen nesteen kuvioita tasapainotilassa, oikealla kuviot sähkökentän avulla aiheutetussa epätasapainotilassa. Molempiin kuvioihin vaikuttaa magneettikenttä. Kuva: Aalto-yliopisto
Vasemmalla magneettisen nesteen kuvioita tasapainotilassa, oikealla kuviot sähkökentän avulla aiheutetussa epätasapainotilassa. Molempiin kuvioihin vaikuttaa magneettikenttä. Kuva: Aalto-yliopisto
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Aalto-yliopisto
Aalto-yliopisto
PL 18000
00076 AALTO

09 47001, viestinta@aalto.fihttp://aalto.fi

Aalto-yliopistossa tiede ja taide kohtaavat tekniikan ja talouden. Rakennamme kestävää tulevaisuutta saavuttamalla läpimurtoja avainalueillamme ja niiden yhtymäkohdissa. Samalla innostamme tulevaisuuden muutoksentekijöitä ja luomme ratkaisuja maailman suuriin haasteisiin. Yliopistoyhteisöömme kuuluu 12 000 opiskelijaa ja yli 4000 työntekijää, joista 400 on professoreita. Kampuksemme sijaitsee Espoon Otaniemessä.  

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Aalto-yliopisto

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme