Préparation et étude de systèmes modèles destinés à la lévitation magnétique à l’échelle du micron

Les systèmes biologiques (souris, grenouilles, fraises..) essentiellement constitués d’eau, de susceptibilité diamagnétique χ ≈ -9x10-6 SI, ont été mis en lévitation dans le champ magnétique intense (10-20 T) d’aimants supraconducteurs. Le champ magnétique plus modeste ( 0.5-1 T) créé par des aimants permanents de type NdFeB permet de faire léviter du graphite pyrolytique fortement diamagnétique ( χ = -450x10-6). La lévitation d’objets biologiques vivants est particulièrement intéressante pour étudier l’effet de la microgravité sur les os ou les muscles. Les conditions de microgravité atteintes sous champ intense ont été utilisées récemment pour faire croître des cristaux purs de protéines.

Du fait que la force de lévitation dépend à la fois de l’amplitude du champ magnétique et de celle du gradient de champ, une réduction de la taille des aimants et de celle des objets à faire léviter résulte en une augmentation relative de la force de lévitation qui est proportionnelle au facteur de réduction d’échelle. Des micro-gouttelettes d’eau ont été ainsi lévitées, au-dessus d’aimants NdFeB gravés de motifs à l’échelle micronique, ainsi que des cellules, des particules de bismuth ou des billes de polystyrène (collaboration G2E-lab / Biopuce / Institut Néel). La lévitation à l’échelle micro ou nano, a des applications potentielles pour des études en micro-gravité (par exemple la croissance de cellules) et pour la manipulation contrôlée d’objets à ces échelles (applications dites "lab-on-chip") (...)

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