Projektbeschreibung
Ein Nanotreibstoff ebnet den Weg für individuelle autonome Einheiten im Mikrobereich
Energie ist eine Voraussetzung für die Bewegung von Gliedmaßen ebenso wie für den Antrieb eines U-Boots. In dem Maße, in dem wir unsere Möglichkeiten für aktive Materie auf der Nanoskala ausbauen, die der in der Natur vorkommenden ähnelt, brauchen wir einen Brennstoff, der sich in diese Materie integrieren lässt. Aktive Kolloide gehören zu den fortschrittlichsten Materialien für die Anwendung aktiver Materie. Es handelt sich um kleine „Mikromotoren“, die sich spontan selbst zusammensetzen und sich in flüssigen Umgebungen autonom fortbewegen. Diese Selbstorganisation sowie ihr Verhalten wurden zwar eingehend untersucht, doch wurden sie bisher nicht als individuelle Funktionseinheiten im Mikrobereich genutzt. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts NanoscAM wird ein 3D-Nanobrennstoff aus aktiven Nanopartikeln entwickelt, der uns auf dem Weg zur Verwirklichung individueller, selbstgesteuerter Einheiten voranbringen wird.
Ziel
Living systems are prototypical examples of active matter made of self-driven units. Active colloids that convert energy into work offer exciting routes to emulate Nature’s complexity and open new opportunities in materials science and engineering. They enabled the formation of synthetic flocks and collective behavior formerly limited to the biological realm but have not been used to build and control functional units, hindering progress towards self-regulated materials. The objective of this project is to develop a 3D nanofuel, a fluid made of active nanoparticles. The advantage of active nanoparticles is their possible integration in micrometric structures, a feature that is not currently available with microscale active particles. Such structures will offer improved versatility, as the overall behavior can be tuned by changing the characteristics of the nanofuel and have the potential to generate work at large scale. To this end, the research project proposes to i) synthesize a nanometric self-driven unit with tailored propulsion mechanism, ii) characterize the emergent dynamics of large assemblies of such units and iii) exploit those as an internal nanomachinery, a nanofuel, to power microstructures. This will enable the creation of a novel type of active emulsion, driven at the nanoscale. Through the design of a nanofuel, the proposed research will furthermore explore for the first time active matter in 3D and nano-propulsion. This project is built upon advanced nano-optical and correlation techniques, used to synthesize, characterize, and manipulate active nanoparticles individually and collectively, and involves complementary expertise of the host team in optofluidics and nanoparticle synthesis and of the researcher in active matter and nano-optics. This research will extend the field of active matter to the nanoscale and open new routes for the design of smart materials with tunable behavior and functionality.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
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MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordinator
75794 Paris
Frankreich