Innovative Fertigung Künstlicher Moleküle Gewinnt Top-Poster-Preis

Anfang dieses Jahres enthüllten Forscher von ETH Zürich und IBM Research – Zürich eine bahnbrechende Technik zur Konstruktion künstlicher Moleküle aus 1-µm-Mikrosphären, veröffentlicht in Science Advances. Diese winzigen Partikel, grob so groß wie Bakterien, versprechen Potenzial für zukünftige Mikro-Roboter, Photonik und fundamentale biochemische Studien.

Songbo Ni, Pre-Doc-Fellow bei IBMs Zürich-Labor und Student an der ETH, wurde mit dem Best Poster Prize für „Programmable Assembly of Colloidal Molecules“ auf der Royal Chemistry Society's Faraday Discussions Conference geehrt.

Ein Interview mit Dr. Ni skizziert die Wissenschaft hinter seiner Arbeit und ihre zukünftigen Implikationen.

Songbo Ni, IBM Research-Zürich

Was Umfasst Ihre Forschung, Und Warum Ist Sie Signifikant?

Songbo Ni: Wir haben eine Methode entwickelt, hybride kolloidale Objekte zu fertigen, die konventionelle Ansätze wie physikalische Gasphasenabscheidung oder seeded Polymerisation übertreffen, die oft in Komposition und Geometrie limitiert sind. Durch präzises Verständnis der Geometrie der Fangplätze können wir multiple Partikel innerhalb eines einzelnen Platzes positionieren, um komplexe, programmierbare Strukturen zu erstellen.

Diese multifunktionalen Cluster kombinieren elektrische, magnetische und andere Eigenschaften und bewegen Partikelforschung über bloße Größenreduktion hinaus hin zu Multifunktionalität – Integration diverser Elemente in eine einzelne Einheit.

Wie Haben Sie Die Kolloidalen Moleküle Assembliert?

Songbo Ni: Unsere Technik ist vom Kaffee-Fleck-Effekt inspiriert. In einem Tropfen ist Verdampfung am Rand am stärksten, was Partikel nach außen fließen und in einem Ring ablagern lässt. Wir nutzten dieses Prinzip, indem wir einen Wassertropfen mit Mikrosphären über ein Template mit konstruierten Löchern platzierten. Während der Tropfen verdampfte, leitete Oberflächenspannung die Partikel in die Löcher, und Bewegen des Tropfens über das Template erlaubte präzise Partikelpositionierung.

Die Oberflächenspannung von Wasser verhindert, dass die Flüssigkeit über die Tassenränder schwappt.

Was Sind Potenzielle Anwendungen Ihrer Ergebnisse?

Songbo Ni: Initial dienen unsere Experimente der Grundlagenforschung und bieten Modelle zum Verständnis natürlicher Self-Assembly-Prozesse. Die Methode ist jedoch vielseitig – Einführung magnetischer Partikel ermöglicht externe Manipulation, und Einbau drug-beladener Partikel könnte gezielte Drug-Delivery für personalisierte Medizin facilitieren.

Was Sind Ihre Nächsten Forschungsziele?

Songbo Ni: Wir erforschen, wie verschiedene Materialien in variierten Geometrien kombiniert werden können, um Anisotropie – Richtungsabhängigkeit – zu programmieren, kritisch für lokale Bewegung in Mikroobjekten wie Janus-katalytischen Partikeln und bakteriellen Flagellen. Unser Ziel: kolloidale Objekte zu schaffen, die als winzige Roboter durch externe Energie angetrieben schwimmen, mischen und transportieren können. Diese Fähigkeiten könnten biophysikalische und biomedizinische Forschung revolutionieren.