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Levitation: Winzige Tröpfchen schweben im Magnetfeld

Physikern gelingt es mit einer neuartigen magnetischen Falle, winzige Tröpfchen besser in der Schwebe zu halten, als es bisher mit anderen Methoden möglich war. Igor Lyuksyutow und seine Kollegen von der Texas A&M University bedienen sich dabei der diamagnetischen Levitation. Ein nicht-magnetischer beziehungsweise diamagnetischer Körper schwebt hierbei in einem statischen Magnetfeld, da in ihm ein entgegengerichtetes Feld induziert wird, das unter günstigen Bedingungen gerade in der Lage ist, die Schwerkraft zu kompensieren. Auf ähnliche Weise hatten Forscher bereits kleine Tiere wie Frösche oder Grillen schweben lassen. Dazu waren jedoch vergleichsweise große Magnetfelder nötig.

Die neue Methode kommt mit Permanentmagneten aus, hält allerdings nur entsprechend kleine Objekte in der Schwebe. Die Tröpfchen maßen nur Mikrometer im Durchmesser. Sie wurden aus energetischen Gründen von selbst in den Bereich geringster Feldstärke zwischen den beiden entgegengesetzt orientierten Magneten gezogen. Mit zusätzlich angelegten magnetischen und elektrischen Feldern ließen sich die Tröpfchen mit einer Genauigkeit von 300 Nanometern positionieren. Die Kräfte auf die Tröpfchen lagen dabei im Bereich von Femtonewton
(10-15 Newton), was eine um ungefähr zwei Größenordnungen sensiblere Handhabung erlaubt, als es mit optischen Pinzetten möglich ist.

Die magnetische Tröpfchenfalle eignet sich gleichermaßen für die physikalische Grundlagenforschung wie für Anwendungen, bei denen ein ganzes Miniaturlabor auf einem Chip untergebracht ist. Chemische und biologische Analysen, bei denen Flüssigkeiten, etwa um Kontaminationen zu vermeiden, keinen Kontakt mit dem Behältnis haben dürfen, sind so möglich.

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