A folyékony mágnesek vonzása

A folyékony mágnesek vonzása

Ferrofluid , Felice Frankel

A mágnesek nagyon jók. Ahogy vonzzák és taszítják – olyan, mint a varázslat. De folyadékmágnes? Ez még menőbb. A ferrofluidnak nevezett folyadék 10-15 nanométer széles, apró mágneses részecskékből áll, amelyek folyadékban vannak szuszpendálva. Mágneses tér jelenlétében az anyag aszerint apad és áramlik, hogy a tér hova utasítja. Egy amorf tócsa helyett néhány mókás, tüskés formát gyűjthet össze – így csodálatos képeket készíthet, mint a fenti, a bizarr gyönyörűség.



Ezen a fényképen egyetlen csepp ferrofluid látható, amely olajban szuszpendált mágneses vasrészecskékből áll. A minta kialakításához Felice Frankel, az MIT fotósa és kutatója egy kis, három centiméter széles cseppet helyezett egy üveglemezre. Alatta hét kerek mágnes van – mint amilyen a hűtőszekrényén van – úgy elrendezve, hogy közülük hat az utolsót veszi körül. Mindegyik mágnes arra kényszeríti a folyadékban lévő részecskéket, hogy igazodjanak a mágneses mezőhöz, így a képen látható tüskék alakulnak ki.

Hogy némi színt adjon, Frankel egy sárga Post-It cetlit helyezett a mágnesek és a tárgylemez közé. A kép része egy kiállítás az MIT Múzeumban a tudomány fotózáson keresztüli kommunikálásáról, amely mától 2016 márciusáig látható. (Frankel is részt vesz egy tanfolyam a tudományos fotózásról.)

A ferrofluidok azonban az 1960-as évek óta léteznek. És nem csak ülnek, szépnek néznek ki. Például széles körben használják szinte súrlódásmentes tömítésként, hogy fenntartsák a vákuumot, miközben lehetővé teszik a mozgó vagy forgó alkatrészeket. Egyes számítógépes merevlemez-meghajtók például mágnesre támaszkodnak, hogy a ferrofluid tömítést a helyén tartsák, amely a lemezt tiszta, pormentes vákuumban védi. Mivel a ferrofluid folyékony, a korong szabadon, alig súrlódás nélkül foroghat.

A ferrofluidok megértése a betegségek, például a rák elleni küzdelem kutatásában is hasznos lehet. Nem, az orvosok nem fújják be a betegeket ezzel a fekete folyadékkal. Az ötlet az, hogy mágneses nanorészecskéket fecskendezzenek be, amelyek elősegítik a tumorromboló gyógyszerek szállítását. A folyadékokon, például a véren keresztül történő mozgásukat mágneses térrel lehet szabályozni, hasonlóan a ferrofluid részecskéihez.

A daganatok közvetlen megcélzásával elkerülheti az egészséges sejtek járulékos károsodását. (A rákellenes gyógyszerek meglehetősen kellemetlenek és mellékhatásokat okozhatnak.) De nem könnyű elérni, hogy ezek a részecskék felhalmozódjanak a daganatban. „Ez ma a legnagyobb kihívás a nanomedicinában” – mondja Carlos Rinaldi, a Floridai Egyetem orvosbiológiai és vegyészmérnöki professzora.

A gyógyszerek bejuttatásának egyik lehetséges módja az apró gömb alakú tartályok, a liposzómák, amelyek ugyanabból készülnek, mint a sejtmembrán. A liposzómákat feltöltheti gyógyszerekkel, és a nanorészecskéket kívülre rögzítheti. Amint a liposzómák elérik a daganatot, az orvos bekapcsol egy mágneses mezőt, amely előre-hátra forgatja a nanorészecskéket, mint ahogy az iránytű megőrül a mágnes mellett. Minden mozgás hőt termel, amely megolvasztja a liposzómát és felszabadítja a gyógyszert.

Vagy ahelyett, hogy liposzómában ülne, a gyógyszer kémiailag kötődhet a nanorészecskékhez. A mágnesesen indukált hő ekkor megszakítja ezt a kötést, és felszabadítja a gyógyszert. Maga a hő is segíthet a daganat elpusztításában, mivel egyes gyógyszerek jobban hatnak magasabb hőmérsékleten.

Az életek megmentése természetesen a ferrofluidokkal kapcsolatos kutatások nagy részét mozgatja. Ennek ellenére nem lehet kedvezményt adni elbűvölő mintáikat és viselkedésüket . Végül is ez ihlette Rinaldit a ferrofluidok tanulmányozására. „Az ötlet, hogy mágnessel manipulálhatunk egy folyadékot – számomra ez nagyon klassz” – mondja.