来自秋明州立大学和国立研究核大学 MEPhI 的生物学家和物理学家正在探索不仅通过加热载体介质，而且通过降低其温度来操纵微粒的可能性。这为所提出的方法在生物研究和医学中的应用开辟了广阔前景，其中重要的是不破坏热生命物体。
秋明州立大学光子学和微流体研究实验室的员工 Mohamed Al-Muzaiker、Natalia Ivanova、Viktor Flyagin 和国家核研究大学 MEPhI Petr 的物理学家的文章“微粒在加热和冷却模式下通过 Marangoni 流的传输和组装” Lebedev-Stepanov发表在“胶体和表面 A：物理化学和技术方面”杂志上。
悬浮在液体介质中的微粒（包括固体颗粒、聚合物、细胞、胶束和蛋白质）的操作以及在表面上形成所需结构和形态的自组装对于化学和生物医学研究、制造新的电子和光学行业的材料、涂料和净化。
在大多数情况下，颗粒的自组装或聚集是由毛细流动的作用决定的，毛细流动将颗粒带到自发蒸发液体中的强烈蒸发区域。蒸发液滴中颗粒自发自组织的一个突出例子是咖啡环效应，即咖啡颗粒在液滴干燥后形成环状结构。
今天，在蒸发胶体液体中形成所需的粒子集合形态（图案）的方法可以分为被动和主动两种。例如，通过蚀刻或光刻在表面上创建浮雕，或通过在开放系统中使用蒸发掩模（即所谓的蒸发光刻）来实施无源方法。然而，这些方法的缺点是不能通过实时调整控制参数来操纵粒子。
主动方法是外部刺激对系统的影响，例如声波、惯性场、电磁场。声音效果会产生周期性的压力场（驻声波），从而导致大规模粒子集合的相应分布。最近，需要精确的声学镊子来捕获单个粒子。
基于磁和介电泳效应的方法的适用性受到颗粒和介质的特定性质（极化率、磁化率、电导率）的限制。光镊的使用提供了对单个粒子的高精度操作，但要控制许多粒子，需要复杂的光学设置和昂贵的光学工具来进行光束的时间和空间转换，而紧凑型设备则无法实现。
本文提出了一种在数百微米厚的挥发性液体层中操纵微粒的方法，该方法基于通过热源和散热器的局部作用改变液体中温度梯度的符号来控制 Marangoni 流动。
科学家们清楚地证明了该方法可适用于对粒子集合进行广泛的操作：加热时将粒子组装成基板上的圆形图案，当基板冷却时将粒子从散热器转移，通过改变粒子组装过程中温度梯度的符号。
研究结果表明，在加热模式下，颗粒以圆形图案的形式聚集在加热区，最终面积随着颗粒数量的增加而增加，随着颗粒数量的增加而减小。层厚度。后者是由于厚层中上升流所提升的粒子形成了密集的多层集合。
所提出方法的一个显着特点是可以根据任何要求通过改变温度梯度的符号来进行可逆控制和模式转换。在这种情况下，除了颗粒的圆形组装或表面清洁外，还可以创建环形配置。
科学家们还指出，设置载液层的厚度允许您通过创建单层或多层结构来控制最终图案的结构。不仅通过加热载体介质，而且通过降低其温度来操纵粒子的能力为在生物研究和医学中应用所提出的方法开辟了广阔的前景，其中重要的是不破坏热生命物体。
物理学家的进一步研究旨在开发一种创建所需形态结构的方法，该结构由营养培养基中的活细胞和细菌等生物对象组成。科学家们期望这种方法可以作为一种强大的工具来创建器官的人造生物组织或作为研究细菌的工具。这项工作得到了俄罗斯基础研究基金会的资助。
