Las suspensiones coloidales de partículas microscópicas muestran comportamientos colectivos complejos e interesantes. En particular, la dinámica colectiva de los coloides es fundamental y omnipresente para el ensamblaje de materiales, movimiento robótico, control de microfluidos, y en varios escenarios biológicos. La dinámica colectiva de los coloides confinados puede ser completamente diferente a la de los coloides libres:por ejemplo, Los coloides confinados pueden autoorganizarse en estructuras de vórtice, movimiento coherente, o comportamientos de diferentes fases. Por un lado, debido a la complejidad de las suspensiones coloidales, cómo ajustar con precisión la dinámica colectiva de los coloides confinados sigue siendo difícil de alcanzar. Por otra parte, Dado que el confinamiento a microescala está en la misma escala de longitud que el tamaño coloidal, Es difícil determinar cómo interactúan los coloides entre sí y las limitaciones geométricas.

Estudiar el colectivo coloidal en confinamientos, el trabajo previo se ha centrado en el método de visualización y simulación microscópica, carece de evidencia directa para caracterizar la propiedad mecánica de la interacción coloidal. ¿Puede esta propiedad mecánica ser probada de manera directa o expresada como retroalimentación de fuerza en tiempo real? Con la ayuda de la tecnología de compuerta líquida, la respuesta podría ser sí. El campo de investigación líder "Tecnología de compuerta líquida" fue seleccionado como el "2020 Top Ten Emerging Technologies in Chemistry" anunciado por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC). La tecnología de apertura de líquidos permite que ciertos líquidos abran y cierren los poros de forma selectiva a pedido. Especialmente, las membranas de apertura líquida pueden responder a los cambios de presión, que también indican la capacidad de transporte de fluidos transmembrana. Por lo tanto, utilizar los fluidos de intrusión impulsados ​​por presión como causas eficientes, la mecánica de los coloides confinados se puede determinar en tiempo real. En un nuevo artículo de investigación publicado en Beijing, Revista Nacional de Ciencias , Los científicos de la Universidad de Xiamen presentan un nuevo paradigma del sistema de compuerta líquida que confina la suspensión coloidal magnética en una matriz porosa. Este sistema coloidal magnético confinado (CMCS) puede probar las propiedades mecánicas de la suspensión coloidal en tiempo real, mostrando la capacidad de permitir o detener el flujo a microescala o manipular dinámicamente el transporte de fluido.

Curiosamente, parece que "la libertad no es gratis". Primeramente, las suspensiones coloidales quedan atrapadas por la matriz porosa. Sin embargo, los coloides confinados también son libres en su espacio limitado porque su dinámica colectiva es ampliamente controlable a través del campo magnético. La configuración colectiva de los coloides confinados se caracteriza estadística y termodinámicamente por la entropía coloidal. Mientras tanto, la interacción entre los coloides confinados y la interacción entre la suspensión coloidal y las restricciones geométricas se indican simultáneamente por el valor de presión. Notablemente, el cambio de presión está en una relación lineal con el cambio de entropía. Ambos se ven afectados de manera prominente por las restricciones geométricas, fracción de empaquetamiento de coloides, y las fuerzas y direcciones de los campos magnéticos. Es más, como prueba de concepto, este sistema ha sido demostrado para las aplicaciones de transporte de fluidos dinámico y preprogramado, liberación remota de drogas, lógica microfluídica, y reacción química, permitiendo un comportamiento antiincrustante sostenible.

Más allá del campo magnético la estrategia informada de regulación de la entropía de coloides confinados también es aplicable a otros estímulos externos remotos, como campo acústico, campo de luz, campo eléctrico, etcétera. Este trabajo iluminaría la explotación para la investigación fundamental de la ciencia coloidal, y aplicaciones que van desde el transporte de fluidos, separación multifásica, microfluídica lógica, al transporte de carga programable. Los hallazgos descritos aquí también profundizarían la comprensión de fenómenos como la inteligencia de enjambre, colectivo celular, tratamiento de contaminantes por partículas granulares, y frena y arranca en atascos de tráfico.