Les suspensions colloïdales de particules microscopiques présentent des comportements collectifs complexes et intéressants. En particulier, la dynamique collective des colloïdes est fondamentale et omniprésente pour l'assemblage des matériaux, mouvement robotique, contrôle microfluidique, et dans plusieurs scénarios biologiques. La dynamique collective des colloïdes confinés peut être complètement différente de celle des colloïdes libres :par exemple, les colloïdes confinés peuvent s'auto-organiser en structures vortex, mouvement cohérent, ou différents comportements de phase. D'une part, en raison de la complexité des suspensions colloïdales, comment régler finement la dynamique collective des colloïdes confinés reste insaisissable. D'autre part, puisque le confinement microscopique est sur la même échelle de longueur que la taille colloïdale, il est difficile de déterminer comment les colloïdes interagissent entre eux et les contraintes géométriques.

Etudier le collectif colloïdal dans les confinements, les travaux antérieurs ont porté sur la méthode de visualisation et de simulation microscopique, manque de preuves directes pour caractériser la propriété mécanique de l'interaction colloïdale. Cette propriété mécanique peut-elle être sondée de manière directe ou exprimée en retour de force en temps réel ? Avec l'aide de la technologie de gâchette liquide, la réponse pourrait être oui. Le principal domaine de recherche "Liquid gating technology" a été sélectionné comme "2020 Top Ten Emerging Technologies In Chemistry" annoncé par l'Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC). La technologie de gating liquide permet à certains liquides d'ouvrir et de fermer sélectivement les pores à la demande. Surtout, les membranes à ouverture liquide peuvent répondre aux changements de pression, qui indiquent également la capacité de transport de fluide transmembranaire. Par conséquent, utiliser les fluides d'intrusion entraînés par pression comme causes efficaces, la mécanique des colloïdes confinés peut être déterminée en temps réel. Dans un nouvel article de recherche publié dans le journal basé à Pékin Revue scientifique nationale , des scientifiques de l'Université de Xiamen présentent un nouveau paradigme du système de gating liquide qui confine la suspension colloïdale magnétique dans une matrice poreuse. Ce système colloïdal magnétique confiné (CMCS) permet de sonder les propriétés mécaniques de la suspension colloïdale en temps réel, montrant la capacité d'autoriser ou d'arrêter le flux microscopique ou de manipuler dynamiquement le transport de fluide.

De façon intéressante, il semble que « la liberté n'est pas gratuite ». Premièrement, les suspensions colloïdales sont piégées par la matrice poreuse. Cependant, les colloïdes confinés sont également libres dans leur espace limité car leur dynamique collective est largement contrôlable via le champ magnétique. La configuration collective des colloïdes confinés est statistiquement et thermodynamiquement caractérisée par l'entropie colloïdale. Pendant ce temps, le jeu entre les colloïdes confinés et le jeu entre la suspension colloïdale et les contraintes géométriques sont indiqués simultanément par la valeur de la pression. Notamment, le changement de pression est en relation linéaire avec le changement d'entropie. Les deux sont fortement affectés par les contraintes géométriques, fraction de tassement des colloïdes, et les forces et les directions des champs magnétiques. De plus, comme preuve de concept, ce système a été démontré pour les applications de transport de fluide dynamique et préprogrammé, libération de médicaments à distance, logique microfluidique, et réaction chimique, permettant un comportement antifouling durable.

Au-delà du champ magnétique, la stratégie signalée de régulation de l'entropie des colloïdes confinés est également applicable à d'autres stimuli externes à distance, tels que le champ acoustique, champ lumineux, champ électrique, etc. Ce travail éclairerait l'exploitation pour la recherche fondamentale de la science colloïdale, et des applications allant du transport de fluides, séparation polyphasique, microfluidique logique, au transport de marchandises programmable. Les résultats décrits ici permettraient également d'approfondir la compréhension de phénomènes tels que l'intelligence en essaim, collectif cellulaire, traitement des polluants par particules granulaires, et stop-and-go dans les embouteillages.