В Юго Западном государственном университете успешно проведены комплексные исследования в области микрофлюидного синтеза управляемых магнитоактивных капель. Работа выполнялась в рамках гранта Российского научного фонда 24-22-00309 «Разработка технологий микрофлюидного синтеза и исследование управляемой динамики многофазных магнитоактивных капель для адресной доставки» под руководством декана факультета цифровых технологий, доктора физико математических наук Петра Ряполова, при активном участии молодых учёных и аспирантов.

В ходе проекта были синтезированы новые образцы магнитных жидкостей на водной и масляной основе и разработаны микрофлюидные чипы различных архитектур: с фокусировкой потока, Т образные, спиралевидные и многослойные «сэндвич структуры». Экспериментально изучено формирование одинарных и двойных эмульсий («вода в масле» и «масло в воде») под воздействием магнитного поля. Установлено, что не только величина магнитного поля, но и его градиент, а также пространственное расположение магнитов существенно влияют на размер и динамику формирующихся капель.

Авторам впервые удалось получить стабильные двойные эмульсии с магнитожидкостной оболочкой, включая типы «вода/масло/вода» и «масло/масло/вода». Показано, что варьирование скоростей подачи фаз позволяет контролировать число внутренних капель включений — от одной до пяти. Исследовано долгосрочное поведение капель: под действием гравитации и магнитного поля они спонтанно трансформируются в структуры типа «Янус» или приобретают бочкообразную форму.

Результаты за два года опубликованы в восьми статьях в ведущих научных журналах и апробированы на профильных конференциях. Результаты, полученные в рамках проекта, вошли в диссертации на соискание учёной степени кандидата физико математических наук исполнителей — Елены Шельдешовой и Евгения Соколова, которые были успешно защищены в 2024–2025 годах.

Важным результатом стало исследование возможности бесконтактного управления каплями: их вращения, перемещения, самоорганизации в упорядоченные массивы и использования для микросмешивания с помощью вращающегося магнитного поля. Полученные результаты, опубликованные в серии научных статей, вносят вклад в развитие микрофлюидики и открывают перспективы для создания новых технологий, например систем адресной доставки лекарств с управляемым высвобождением действующих веществ.

Источник: кафедра нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики ЮЗГУ