Les inventeurs des siècles passés et les scientifiques d'aujourd'hui ont trouvé des moyens ingénieux d'améliorer notre vie grâce aux aimants, de l'aiguille magnétique d'une boussole aux dispositifs de stockage de données magnétiques et même aux machines d'imagerie corporelle par IRM (imagerie par résonance magnétique).

Toutes ces technologies reposent sur des aimants fabriqués à partir de matériaux solides. Mais et si vous pouviez fabriquer un appareil magnétique à partir de liquides ? À l'aide d'une imprimante 3D modifiée, une équipe de scientifiques du Berkeley Lab a fait exactement cela. leurs découvertes, à paraître le 19 juillet dans la revue Science , pourrait conduire à une classe révolutionnaire de dispositifs liquides imprimables pour une variété d'applications, des cellules artificielles qui délivrent des thérapies ciblées contre le cancer aux robots liquides flexibles qui peuvent changer de forme pour s'adapter à leur environnement.

"Nous avons fabriqué un nouveau matériau à la fois liquide et magnétique. Personne n'a jamais observé cela auparavant, " dit Tom Russell, chercheur invité au Berkeley Lab et professeur de science et d'ingénierie des polymères à l'Université du Massachusetts, Amherst qui a dirigé l'étude. "Cela ouvre la porte à un nouveau domaine scientifique en matière magnétique douce."

Jam sessions :fabriquer des aimants à partir de liquides

Depuis sept ans, Russel, qui dirige un programme appelé Adaptive Interfacial Assemblies Towards Structuring Liquids dans la division des sciences des matériaux du Berkeley Lab, s'est concentré sur le développement d'une nouvelle classe de matériaux :des structures entièrement liquides imprimables en 3D.

Un jour, Russell et le premier auteur de l'étude actuelle, Xubo Liu, ont eu l'idée de former des structures liquides à partir de ferrofluides, solutions de particules d'oxyde de fer qui deviennent fortement magnétiques, mais seulement en présence d'un autre aimant. "On s'est demandé, si un ferrofluide peut devenir temporairement magnétique, que pourrions-nous faire pour le rendre magnétique en permanence, et se comporte comme un aimant solide tout en ayant l'apparence et la sensation d'un liquide ?", a déclaré Russell.

Découvrir, Russell et Liu, un étudiant-chercheur diplômé de la division des sciences des matériaux du Berkeley Lab et un étudiant au doctorat à l'Université de technologie chimique de Pékin, ont utilisé une technique d'impression 3D qu'ils avaient développée avec l'ancien chercheur postdoctoral Joe Forth de la division des sciences des matériaux du Berkeley Lab pour imprimez des gouttelettes de 1 millimètre à partir d'une solution de ferrofluide contenant des nanoparticules d'oxyde de fer de seulement 20 nanomètres de diamètre (la taille moyenne d'une protéine d'anticorps.)

En utilisant la chimie de surface et des techniques sophistiquées de microscopie à force atomique à la fonderie moléculaire, les co-auteurs Paul Ashby et Brett Helms de Berkeley Lab ont révélé que les nanoparticules formaient une coquille de type solide à l'interface entre les deux liquides à travers un phénomène appelé « brouillage interfacial, " qui provoque l'entassement des nanoparticules à la surface de la gouttelette, "comme les murs qui se rejoignent dans une petite pièce bondée de monde, " dit Russell.

Pour les rendre magnétiques, les scientifiques ont placé les gouttelettes par une bobine magnétique en solution. Comme prévu, la bobine magnétique a attiré les nanoparticules d'oxyde de fer vers elle.

Mais quand ils ont enlevé la bobine magnétique, quelque chose d'assez inattendu s'est produit.