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Simultaneous and independent topological control of identical microparticles in non-periodic energy landscapes

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Stuhlmüller, Nico C. X. ; Farrokhzad, Farzaneh ; Kuświk, Piotr ; Stobiecki, Feliks ; Urbaniak, Maciej ; Akhundzada, Sapida ; Ehresmann, Arno ; Fischer, Thomas ; de las Heras, Daniel:
Simultaneous and independent topological control of identical microparticles in non-periodic energy landscapes.
In: Nature Communications. Bd. 14 (2023) . - 7517.
ISSN 2041-1723
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-43390-0

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Projektfinanzierung: DFG project 440764520 and 531559581

Abstract

Topological protection ensures stability of information and particle transport against perturbations. We explore experimentally and computationally the topologically protected transport of magnetic colloids above spatially inhomogeneous magnetic patterns, revealing that transport complexity can be encoded in both the driving loop and the pattern. Complex patterns support intricate transport modes when the microparticles are subjected to simple time-periodic loops of a uniform magnetic field. We design a pattern featuring a topological defect that functions as an attractor or a repeller of microparticles, as well as a pattern that directs microparticles along a prescribed complex trajectory. Using simple patterns and complex loops, we simultaneously and independently control the motion of several identical microparticles differing only in their positions above the pattern. Combining complex patterns and complex loops we transport microparticles from unknown locations to predefined positions and then force them to follow arbitrarily complex trajectories concurrently. Our findings pave the way for new avenues in transport control and dynamic self-assembly in colloidal science.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Professur Experimentalphysik X > Professur Experimentalphysik X - Univ.-Prof. Dr. Thomas Fischer
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Professur Experimentalphysik X
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Eingestellt am: 21 Nov 2023 06:52
Letzte Änderung: 13 Mär 2024 09:33
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/87815