In diesem Projekt für Schülerinnen und Schüler beschäftigen Sie sich mit den Antriebsmechanismen für Mikro- und Nanoobjekte. Sie untersuchen Mikropartikel, die mit einem Laser geheizt werden und deren Bewegung mit Magnetfeldern kontrolliert wird. Wenn Sie sich für dieses Projekt interessieren, wenden Sie sich gern an uns.

Durchgang von grünem Laserlicht durch eine optische Linse
Durchgang von Laserlicht durch eine Linse, Foto: Frank Cichos, Universität Leipzig

Projekt der Abteilung Molekulare Nanophotonik

Selbstgetriebene thermophoretische Partikel im Magnetfeld

Schwimmen funktioniert auf der Mikro- und Nanometerskala vollkommen anders als im Bereich unserer Körpergröße. Eine Vor- und Rückwärtsbewegung der Arme und Beine würde uns bei einer Größe von wenigen Mikrometern nicht vorwärts bringen. Vielmehr würde uns die Brownsche Bewegung hin- und herschütteln. Um Objekte von wenigen Mikrometern in Flüssigkeiten zu transportieren, muss man vor allem gegen die Brownsche Bewegung gewinnen.

Dieses Projekt beschäftigt sich mit Antriebsmechanismen für Mikro- und Nanoobjekte. Um Mikropartikel voranzutreiben, werden diese einseitig mit einem Goldfilm beschichtet. Der Goldfilm wird mit einem Laser bestrahlt und gibt dabei Wärme ab. Die heiße Goldseite der Partikel wirkt hierbei als Antrieb für die Partikel.

Die Partikel werden mit Magnetfeldern in einem Mikroskopaufbau, wie er in der Abbildung unten dargestellt ist, in ihrer Bewegungsrichtung kontrolliert. Das homogene Magnetfeld wird von einer Helmholtzspule erzeugt. Oben links in der Abbildung dargestellt ist ein Polymerpartikel (1 µm), das einseitig mit einem 50 nm dünnen Goldfilm beschichtet ist, der optisch geheizt werden kann.

Optischer Aufbau zur Kontrolle von magnetischen Mikropartikeln mittels eines homogenen Magnetfeldes, das von einer Helmholtzspule erzeugt wird. Oben links ist ein Polymerpartikel vergrößert dargestellt, das einseitig mit einem dünnen Goldfilm beschichtet ist.
Optischer Aufbau zur Kontrolle von magnetischen Mikropartikeln mit einem homogenen Magnetfeld, oben links: Polymerpartikel, das einseitig mit einem dünnen Goldfilm beschichtet ist, Foto: Frank Cichos, Universität Leipzig

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