作者:大卫·L
麻省理工学院钱德勒 麻省理工学院的研究人员发现了一种现象，这种现象可以用来控制悬浮的微小颗粒的运动
这种方法只需要简单地施加一个外部电场，最终可能会产生新的方法来完成某些需要分离微小悬浮物质的工业或医疗过程
学分:麻省理工学院 麻省理工学院的研究人员发现了一种现象，这种现象可以用来控制悬浮的微小颗粒的运动
这种方法只需要简单地施加一个外部电场，最终可能会产生新的方法来完成某些需要分离微小悬浮物质的工业或医疗过程
这些发现是基于一种电动版的现象，这种现象赋予曲线球曲线，被称为马格努斯效应
扎克里·谢尔曼博士
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19岁的詹姆斯·斯旺是德克萨斯大学奥斯汀分校的博士后，他和麻省理工学院化学工程教授詹姆斯·斯旺在本周发表在《物理评论快报》杂志上的一篇论文中描述了这一新现象
马格努斯效应导致旋转的物体被拉向垂直于其运动的方向，如在曲球中；它基于空气动力，在宏观尺度上运行——I
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在容易看见的物体上——但在更小的粒子上没有
这种由电场引发的新现象，可以将粒子推进到纳米尺度，在没有任何接触或移动部件的情况下，沿受控方向移动粒子
这一发现令人惊讶，因为谢尔曼正在测试一些新的模拟软件，用于他正在开发的微小纳米粒子在磁场和电场中的相互作用
他正在研究的测试案例包括将带电粒子放入电解液中，电解液是含有离子或带电原子或分子的液体
他说，众所周知，当直径只有几十到几百纳米的带电粒子被置于这种液体中时，它们会悬浮在液体中，而不是沉淀，形成胶体
然后离子聚集在粒子周围
新软件成功地模拟了这种离子聚集
接下来，他模拟了穿过材料的电场
这有望引发一种被称为电泳的过程，它将推动粒子沿着外加电场的方向前进
软件再次正确地模拟了这个过程
然后谢尔曼决定进一步推动它，逐渐增加电场的强度
“但是后来我们看到了这个有趣的事情，”他说
“如果电场足够强，你可以得到一点点正常的电泳，但是胶体会自动开始旋转
“这就是马格努斯效应的来源
他说，在模拟中，粒子不仅随着运动而旋转，而且“这两种运动耦合在一起，旋转的粒子会偏离其路径。”
“这有点奇怪，因为你在一个方向上施加一个力，然后这个物体在你指定的正交(直角)方向上运动
“这直接类似于旋转球在空气动力学上发生的情况，”他说
“如果你在棒球中投出一个曲线球，它会朝着你投出的方向前进，但随后也会偏离
这是一种著名宏观马格努斯效应的微观版本
" 当施加的电场足够强时，带电粒子在垂直于电场的方向上进行强烈的运动
他说，这可能是有用的，因为通过电泳，“粒子向其中一个电极移动，你遇到了这个问题，粒子会移动，然后它会碰到电极，它会停止移动
所以你不能只用电泳来产生连续的运动
" 取而代之的是，由于这种新的效应与外加电场成直角，它可以用来推动粒子沿着微通道运动，只需在顶部和底部放置电极即可
这样，他说，粒子将“只是沿着通道移动，永远不会碰到电极
他说，这使得它“实际上是一种更有效的引导微观粒子运动的方式”
" 他说，这种能力可能会派上用场的过程有两种不同的例子
一种是利用粒子将某种“货物”运送到特定位置
例如，粒子可以附着在治疗药物上，“你试图把它带到需要药物的目标位置，但你不能直接把药物拿到那里，”他说
或者颗粒可能含有某种化学反应剂或催化剂，需要将其导向特定的通道以进行所需的反应
另一个例子是这个过程的逆过程:拿起某种目标材料并把它带回来
例如，产生产品的化学反应也可能产生许多不需要的副产品
“所以你需要一种方法把产品推出去，”他说
这些颗粒可用于捕获产品，然后使用外加电场提取
“通过这种方式，他们有点像小吸尘器，”他说
“他们拿起你想要的东西，然后你可以把它们移到其他地方，然后把产品放在更容易收集的地方
" 他说，这种效应应该适用于广泛的颗粒尺寸和颗粒材料，研究小组将继续研究不同的材料属性如何影响这种效应的旋转速度或平移速度
这一基本现象实际上适用于粒子和悬浮于其中的液体的任何材料组合，只要这两种材料在称为介电常数的电特性方面彼此不同
研究人员观察了具有非常高介电常数的材料，例如悬浮在低得多的导电电解质中的金属颗粒，例如水或油
谢尔曼说，“但是你也可以从任何两种在介电常数上有差异的材料中看到这一点”，例如，两种油不混合，因此形成悬浮液滴
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