
研究中使用的 PMMA 铁磁 Janus 颗粒的显微镜检查(图片来源:Wilson-Whitford 等人,2023)
沙子等粒状介质具有一系列有趣的特性,使其非常有用,但它们仍然会服从重力并下坡。也就是说,除非你用铁等铁磁材料包裹这些颗粒,然后利用外部磁场使它们旋转,并观察它们抵抗重力的方式。研究人员最近的这项研究附有一个附带视频(也嵌入在下面),在阅读《自然通讯》塞缪尔·R·威尔逊·惠特福德(Samuel R. Wilson-Whitford)及其同事的研究之前,最好先观看该视频。
在补充材料中显示了实验装置(见上图),其设计目的是使单个铁包覆聚合物颗粒旋转。这些颗粒被称为 Janus 颗粒,因为只有一个半球采用物理气相沉积进行了涂覆,而另一个半球则为未覆盖的 PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。
虽然人们可能认为旋转磁场只会使这些粒子在原地旋转,但研究人员却观察到它们形成了临时的粒子链,这些粒子能够逐渐向上搅动。这种运动不仅看起来像颗粒介质向下流动的相反运动,研究人员还制作了一个楼梯障碍物,让两面神粒子设法穿过。虽然没有明显的直接实际应用,但这些所谓的“微滚轮”展示了一种有趣的运动方法,否则在相当被动的颗粒介质中。