حرکت ذرات و اجسام کوچک در سیالات گرانرو با توجه به غیر خطی بودن معادلات جریان این سیالات و برگشتناپذیری آنها کار آسانی نیست و جز یک حرکت دورهای اسکالوپی به جلو و عقب(مشابه حرکت صدف دریایی) پدیدهی دیگری مشاهده نخواهد شد. .در سیالات گرانرو، میکروارگانیسمهایی نظیر باکتریها، در چنین شرایطی از روش پیچیدهای برای حرکت خود کمک میگیرند و دانشمندان بر این اساس سعی کردهاند تا نظریههایی را برای ساخت ابزارهای مصنوعی کوچکی که بتوانند از حرکت باکتریها تقلید کنند، ارائه دهند.
ساخت نانوشناگرهای مصنوعی
حرکت ذرات و اجسام کوچک در سیالات گرانرو با توجه به غیر خطی بودن معادلات جریان این سیالات و برگشتناپذیری آنها کار آسانی نیست و جز یک حرکت دورهای اسکالوپی به جلو و عقب(مشابه حرکت صدف دریایی) پدیدهی دیگری مشاهده نخواهد شد. در سیالات گرانرو، میکروارگانیسمهایی نظیر باکتریها، در چنین شرایطی از روش پیچیدهای برای حرکت خود کمک میگیرند و دانشمندان بر این اساس سعی کردهاند تا نظریههایی را برای ساخت ابزارهای مصنوعی کوچکی که بتوانند از حرکت باکتریها تقلید کنند، ارائه دهند.
با پیشرفت مهندسی میکرو و نانو دانشمندان موفق به ساخت ابزارهای متحرکی با قابلیت حرکت روی سطوح جامد و سیال شدهاند. به تقلید از سیستمهای زیستشناختی مختلفی مانند باکتریها و یا استفاده از واکنشهای شیمیایی مختلف، راهکارهای گوناگونی هم آزمایش شده‌ا‌ست که لزوماً مناسب کاربردهای عادی نیست.
بهتازگی محققان اسپانیایی با استفاده از ذرات میکروسکوپی کلوئیدی و به دور از پیچیدگی سیستم‌ها و سازوکارهای زیستشناختی موفق به ساخت نوعی شناگر مکانیکی ساده شدهاند. این شناگر بر اساس نظریه‌های کاملاً شناخته‌شدهای در مکانیک سیالات(به چرخش درآمدن یک جسم کوچک نزدیک به سطح از طریق میدان مغناطیسی خارجی و ایجاد یک نیروی رانشی بر اثر جفت شدگی هیدرودینامیکی جسم وسطح ) ساخته شده و بهگونه‌ای است که میتوان آن را با اعمال یک میدان مغناطیسی خارجی به حرکت درآورد و هدایت نمود. جالب توجه آنکه این ابزار درست همانند باکتریها و یا دیگر ذرات ریز، حتی می‌تواند در سیالاتی که عدد رینولدز پایین دارند(یعنی جایی که گرانروی بر اینرسی غالب است) نیز حرکت کند.
آنها نشان داده‌اند که تودهی ذرات کلوئیدی پارامغناطیسی متصل به DNA را که در آب توزیع و روی صفحه پهنی شناور شدهاند، میتوان به شکل کنترل‌شده‌ای به پیش راند. این شناور برخلاف دیگر شناورها که در آنها اصطکاک، برخورد با مانع و تمام شدن مواد شیمیایی محرک موجب توقفشان می‌شود، با توجه به صفحات محرکی که دارد، بیوقفه به حرکت خود ادامه میدهد؛ لذا قابل استفاده در دستگاه‌های میکروسیالی نیز هستند. به عقیده این محققان با این روش حتی میتوان بسیاری از میکرو و نانوذرات مغناطیسی بلند(از قبیل نانومیلههای فرومغناطیسی) را نیز حرکت داد. این روش در مقایسه با دیگر روشهای پیشنهادشده برای حرکت شناورهای میکرو و نانو، سه مزیت برجسته و عمده دارد که عبارتند از :
۱٫ سادگی و آسانی: شناوری که این محققان طراحی کردهاند، تنها از دو ذرهی کلوئیدی ساخته می‌شود؛
۲٫ تنوع: استفاده از این روش در سایر انواع ذرات که بتوانند به همین سازوکار حرکت کنند نیز امکانپذیر است؛
۳٫ مقیاسپذیر بودن: قابلیت تنظیم اندازهی ذرات و کوچک و یا بزرگ نمودن آنها.
یکی از کاربردهای ممکن برای این شناگرها کاربرد آنها به‌عنوان وسایل حمل و نقل دارورسان است؛ به عنوان مثال میتوان از آنها در حمل کنترلشده داروها و دیگر مواد زیست‌شناختی‌ای استفاده نمود که به آنها متصل شده باشند. حتی به عقیدهی این دانشمندان عاملدارکردن شیمیایی سطح این ذرات کلوئیدی بهمنظور اتصال و یا چسباندن انتخابی سلولها، پروتئینها، باکتریها یا DNA به آن کار دشواری نیست و به راحتی امکانپذیر خواهد بود.
این محققان در ادامه‌ی تحقیقات خود قصد دارند تا این شناورها را در ابزارهای میکروسیالی هم مورد آزمایش قرار دهند، که نتایج اولیه‌ی آن به‌صورت مقاله‌ای در نشریهی ” The Journal of Physical Chemistry B” پذیرش چاپ گرفته‌است. آنها آزمایش‌های دیگری را هم طراحی کردهاند تا این شناورها را به‌عنوان حامل‌های بار و عامل انتقال‌دهندهی ذرات کوچک در یک جهت خاص امتحان کنند. در نهایت این محققان بر آنند تا هم به لحاظ نظری و هم تجربی برهمکنش‌های بین دو یا چند تا از این شناورها را مورد مطالعه قرار دهند.
