Управляемая магнитным полем микрогидравлическая система. Оранжевым показаны собранные из микросфер подвижные детали. Иллюстрация Sabri Rahmouni (Университет Штутгарта).

Немецким ученым удалось собрать из магнитных микрочастиц прототип будущей микролаборатории для медицинских и биологических исследований. Сферы, содержащие оксид железа, были при помощи внешнего магнитного поля собраны внутри проходящих через чип каналов в детали гидравлической системы. Методика формирования микроскопических роторов для насосов и сверхминиатюрных клапанов описана в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Физики из института металловедения, входящего в группу научных центров имени Макса Планка, смогли заставить сферы из ферромагнитного материала сгруппироваться требуемым образом внутри закрытого со всех сторон канала. В пресс-релизе такая техника сравнивается с применяемой мастерами по созданию моделей корабля внутри бутылок - по отдельности сферы поместить внутрь чипа можно, но собранный из них ротор или подвижный элемент клапана через имеющиеся отверстия не проходит.

Рассчитав процесс взаимодействия частиц с магнитным полем, ученые смогли без непосредственного прикосновения к микросферам собрать из них ромбовидные клапаны и зубчатые колеса. Ромб, разворачивающийся в цилиндрической камере, способен перекрывать из нее отдельные выходы (напоминая обычный шаровой кран), а вращающиеся внутри канала зубчатое колесо работает в роли роторного насоса.

Подобные микромашины, несмотря на кажущуюся примитивность, оказываются полезными при создании гидравлических систем, работающих со сверхмалыми количествами жидкости. Прогресс в области биосенсоров уже привел к возможности обнаруживать те или иные вещества в крайне незначительных по объему каплях, теперь же появилась и возможность эффективно распределять анализируемую жидкость по биочипу. Магнитное поле, помогающее собрать роторы и клапаны внутри кремниевых каналов, также приводит микромеханические компоненты в движение, решая тем самым проблему управления минианализатором. В том же самом кремниевом блоке достаточно легко создать проводящие дорожки, микроскопические катушки и элементы системы управления - все детали будут размещены на одной основе, как это уже давно принято делать в электронной технике.

Компактный размер будущих анализаторов на основе дистанционно управляемой микрогидравлической системы окажется неоценим для работающих в экстремальных условиях врачей. Небольшие чипы можно будет брать непосредственно в районы стихийных бедствий, для быстрой и точной диагностики.