Koloidna aktivna snov je sistem več sto mikroskopskih delcev, ki jih zunanja polja poženejo iz ravnovesja. Spontano se kolektivno organizirajo v netrivialne statične in dinamične vzorce, ki jih lahko nadzorujemo z zunanjim poljem. Ti vzorci so za velikostne rede večji od velikosti posameznega delca. Vsi znani primeri koloidne aktivne snovi so bodisi potopljeni v kapljevino ali na meji kapljevina-plin. Glede na trenutno razumevanje bogastvo skupnega odziva izhaja iz tekmovanja gonilnih sil, trkov in hidrodinamike. V plinastih nosilnih medijih je hidrodinamika zanemarljiva in ne prispeva k tekmovanju sil. V pilotnem poskusu prikazujemo prvi znani primer, kjer koloidni mikrodelci kažejo izrazito kolektivno gibanje v plinastem nosilnem mediju. To je temeljna vrzel v znanju fizike, ki jo želi ta projekt zapolniti.
Tekom projekta bomo raziskali bomo prostor parametrov tega sistema. Uporabili bomo mikrodelce železo-kobalt s trajnim magnetnim momentom, ki ga je mogoče nastaviti z razmerjem med železom in kobaltom, da ugotovimo, kako vpliva na kolektivni odziv. Neodvisno bomo uporabili strategije oplaščevanja s silicijevim dioksidom za spreminjanje hrapavosti površine. V pilotnem poskusu smo že identificirali dva različna kolektivna odziva: konice in razpršenost. Izvedli bomo poskuse, ki bodo pokazali, da je razprešena faza učinkovita pri mešanju plinastega nosilnega medija. Eksperimentalno delo bomo dopolnili s simulacijami na principu molekulske dinamike. Uspeh tega projekta bo odpravil vrzel v znanju fizike aktivne snovi v plinastih nosilnih medijih, kar bo omogočilo pravila za načrtovanje novih aplikacij, ki temeljijo na principih aktivne snovi.
Nekaj preteklih uspešnih objav z magnetno aktivno snovjo (poglejte Supplementary Electronic Information za videe):
https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.1710188114
https://www.nature.com/articles/s41467-018-04765-w