Magnetische Oberflächen zur kontrollierten Manipulation superparamagnetischer Mikroperlen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jeffrey McCord
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 258304063

Die Manipulation superparamagnetischer Mikroperlen mitfunktionalisierten Oberflächen als Markierungen fürEinzelmolekülstudien, zur Zellmanipulation sowie zum Nachweischemischer oder biologischer Spezies in flüssiger Umgebung steht imMittelpunkt des Forschungsvorhabens. In dem Vorhaben sollenGrundlagen zur gezielten Bewegung superparamagnetischerMikroperlen auf funktionalisierten magnetischen Oberflächenerforscht werden. Als Basis zur Manipulation der Mikroperlen dienenlithografisch strukturierte magnetische Schichten in Formausgedehnter Elementarrays oder magnetischerLeiterbahnnetzwerke. Der Transport der Kügelchen erfolgt dann durchdas magnetische Streufeld, welches von mikromagnetischenObjekten wie Domänenwänden oder anderen veränderbarenMagnetisierungsstrukturen erzeugt wird. Unterschiedliche Ansätzezum Transport der superparamagnetischen Partikel in flüssigerSuspension sollen dabei erforscht werden. Die gerichtete Bewegungder Mikroperlen entlang magnetischer Strukturen wird dabei mithilfevariabler mehrachsiger magnetischer Feldprotokolle realisiert. Durchdas Anlegen von zeitlichen und winkelvariierenden Magnetfeldern mitunterschiedlichen Frequenzkomponenten sollen auchhydrodynamische Effekte erforscht werden, die auch die Separationunterschiedlicher Spezies von Beads ermöglichen sollten. Die lateralemagnetische Verteilung der Magnetisierungsmuster und die Dynamikder Bewegung der Mikroperlen werden durch komplementäre in-situmagnetische und optische Mikroskopie analysiert. DieUntersuchungen werden durch detaillierte Simulationen unterstützt.Die Forschungen sollen neue Wege aufzeigen, markierte biologischeObjekte lateral zu manipulieren, kontrolliert über längere Strecken inmikrofluidischen Umgebungen zu steuern und damit die Bewegungund Separation von biologischen Objekten in integriertenströmungslosen Lab-On-Chip Geräten zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen