Магнитные частицы научились собираться в сложные структуры с коррекцией ошибок

Исследователи из Корнеллского университета разработали микроскопические магнитные частицы, способные имитировать способность биологических материалов к самосборке в сложные структуры с одновременным уменьшением количества дефектных соединений.

Как и в биологических системах, где существуют механизмы коррекции ошибок, новая платформа использует магнитные поля для «проверки» промежуточных состояний сборки. Профессора Итаи Коэн и Пол Макьюэн годами исследовали, как сила магнитов может быть использована для создания самосборных систем микро- и наномасштаба.

«Мы ввели новый «регулятор» — магнитные поля — как способ реализации стратегии коррекции ошибок», — пояснил Итаи Коэн.

Исследователи создали плоские панели-мономеры с сотнями магнитов размером примерно 500 на 50 нанометров. При вращении в магнитном поле частицы сталкиваются и соединяются в димеры, тримеры и тетрамеры. Изначально только половина панелей формировала правильные тетрамерные структуры, а остальные оставались паразитными продуктами.

Совместно с группой профессора Майкла Бреннера из Гарварда исследователи нашли оптимальный режим магнитного воздействия, который разрушает промежуточные состояния, но не затрагивает готовые тетрамеры. После многократных циклов выход правильных структур увеличивается с 50% до более чем 95%.

«Мы дестабилизируем промежуточные состояния так тщательно, что системе не остается выбора, кроме как накапливать большое количество тетрамеров», — отметила исследователь Мелоди Лим.

Эта технология может найти применение в производстве микроскопических устройств, таких как MicroLED, где требуется высокая точность сборки.