近日，我院振动、冲击、噪声研究所张文明教授课题组在Materials Horizons（影响因子IF：13.183）上发表题为基于磁阿基米德效应的非标记操控原理、方法及应用（Label-free Manipulation via Magneto-Archimedes Effect: Fundamentals, Methodology and Applications）的综述文章。该文第一作者是博士二年级研究生高秋华，通讯作者是张文明教授。
非标记操控方法在材料科学、生命科学与医疗等领域有着独特的应用优势，吸引了科学界与工业界的广泛关注。近年来，非标记磁操控技术因其成本低、操作灵活等优势成为热点研究领域之一。与铁磁材料在磁场作用下受到吸引力的直观感受相反，抗磁材料在磁场作用下受到排斥力作用。自然界中多数被认为没有磁性的物质多数为抗磁材料，由于通常其磁化率较小（通常在10-6）而被忽略。基于磁阿基米德原理的非标记磁操控技术通过引入顺磁性介质，增大被操控对象与周围介质磁化率的差异性，从而放大抗磁力的作用效果，“推动”被操控对象运动到局部磁场最弱的区域。相比于传统标记磁操控方法，基于磁阿基米德原理的非标记磁操控技术在可操控性、材料普适性及经济性等方面都有明显优势，同时还消除了标记物对细胞等生物材料的潜在危害，通过设计构造和控制局部磁场梯度，使得操控技术更加灵活高效，可实现被操控对象的聚集与分离、定向与组装等功能化技术。
图1. 磁阿基米德原理
文章系统评述和总结了近年来基于磁阿基米德原理非标记操控方法的机理、设计方法及应用，并针对不同尺度下的操控机理和应用进行详细的阐述与分类，包括基于磁悬浮操控的材料密度表征、自组装、微重力环境模拟，以及基于微流体操控的颗粒捕获、聚集、分离及自组装技术，对于无接触非标记磁操控技术的深入讨论将更高效地、灵活地实现非磁性材料的调控，具有重要的科学意义。
图2. 基于磁阿基米德原理的非标记磁操控方法与技术
课题组近年来在抗磁悬浮机理、检测及其应用方面进行了广泛研究，相继在IEEE Trans. Mag.、Appl. Phys. Lett.、Sensor Actuat. B-Chem.等期刊上发表了相关研究论文。
该研究成果得到国家杰出青年科学基金、上海市教育委员会科研创新计划和上海市青年优秀学术带头人计划等项目的资助。
