Soft matter reaction-diffusion and ferrofluid patterns as dynamic microchannels for optoelectronic lab-on-a-chip with the field-controlled geometry / topology

Предлагается использовать управляемые внешними полями автоволновые реакционно-диффузионные паттерны в частично упорядоченных активных средах и паттерны лабиринтной неустойчивости ферромагнитных жидкостей в роли динамических бороздок для открытых флюидных чипов с изменяемой геометрией. Модуляция автоволн и колебательных фронтов в активной среде может осуществляться оптически, аналогично тому, как это имеет место для реакции Белоусова-Жаботинского в модификации Кунерта (или аналогичной управляемой модификации Ванага, работающей в обращённой эмульсии как элементе мембраномиметической компартментализации) или в реакционно-диффузионном процессоре Адамацкого, на той же химическом базисе. Если речь идет о частично упорядоченных микрогетерогенных системах с высокой магнитной восприимчивостью (таких, как ферромагнитные жидкости, иногда называемых «жидкими суперпарамагнетиками» или «суперпарамагнитными коллоидами»), то очевидно, что управление морфологией бороздок в них при отсутствии дополнительных сенсибилизаторов возможно практически только с помощью магнитного поля (возможно комбинирование неустойчивостей с различной пространственной локализацией, достижимой за счёт позиционно-чувствительного детектирования средой магнитного поля от комбинируемых источников, в том числе мультипольных; например, комбинирование форм с планарно-тонкослойной локализацией, типа лабиринтной неустойчивости, и неустойчивости Розенцвейга или неустойчивости в нормально направленном поле, что тождественно, в открытом объёме). Однако возможно использовать собственные фотохимические свойства некоторых компонент феррофлюида, если в бороздках происходит реакция с диффузией компонент феррофлюида на стенках формированных им бороздок, приводящая к фазовым переходам с изменением оптических и магнитных свойств одновременно (как в моделях с использованием железосодержащих частиц Граника и аналогичных), а также - использование методов фотосенсибилизации, то есть введения в жидкость, стабилизирующую ферромагнитные или ферримагнитные частицы, внешнего светочувствительного компонента (или же прививание его к последним). При этом автоматически происходит переход феррогидродинамики Розенцвейга / феррофлюидики (как способа управления жидкостью с помощью магнитного поля) к фотоферрогидродинамике / фотоферрофлюидике (где управление без использования внешнего оптического сигнала не приводит к морфогенезу, к которому приводит управление с использованием реакционно-диффузионной системы оптически управляемых процессов, эмерджентно колокализованной с магнитоуправляемой средой).