麻省理工学院的研究人员发现了一种现象，可以利用其控制液体中微小颗粒的运动。因为唯一需要的就是外部电场，所以最终有可能会开拓出全新工艺，在工业或医学过程中实现某些微小悬浮物的分离。

Zachary Sherman博士和麻省理工学院化学工程教授James Swan发表在本周《物理评论快报》上的一篇论文里描述了这一现象。原理基于马格努斯效应的电动力学形式。

当一个旋转物体的旋转角速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时，在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力。在这个横向力的作用下物体飞行轨迹发生偏转的现象称作马格努斯效应。常见于空气动力学场景，如足球赛场上提出的香蕉球。同时主要发生在宏观对象上，非较小的粒子 。借助电场感应的马格努斯效应可以将尺度缩至到纳米级，使粒子沿受控方向移动，无须任何接触或移动部件。

当时Sherman打算发展微小纳米级粒子在磁场和电场中的相互作用模型，涉及模拟带电粒子在电解液体中的形态，却意外观察到了电场下的马格努斯效应。

众所周知，将仅几十到几百纳米的带电粒子放在电解液时，它们会悬浮在其中形成胶体，不会沉降。 离子聚集在粒子周围。 新模型成功地模拟出了这种离子簇。接下来，他在模型中加入电场。可以预期一个被称为电泳的过程——沿施加电场的方向推动粒子。 模拟程序再现了这一过程。

然后，Sherman决定逐渐增加电场强度。他说：“后来我们看到了有趣的事。如果电场足够强，会有少量的常规电泳，而胶体将自发旋转。” 这就是马格努斯效应。

他说，粒子不仅沿旋转方向旋转，且“两种运动耦合在一起，旋转的粒子将偏离其路径”。

当施加的电场足够强时，带电粒子将在垂直于电场的方向上发生剧烈运动。因为马格努斯效应使粒子的速度矢量偏离电场方向，所以粒子不会在电泳过程中撞到终点处的电极，所以，这“实际上是引导微观粒子运动的更有效方法”。他说，这可能有实用价值。

比如说，让带电微粒附着在某药用化学分子上，然后在电场的作用下电泳向靶点。或者，我们用它分离化学反应中的副产物，用电场使我们不想要的成分剥离。

他说，电动马格努斯效应该适用于各种微粒。后续将研究不同的材料特性如何影响这种效应的旋转速度或平移速度。原则上适用于所有悬浮颗粒和液体材料，只要二者在介电常数的电特性方面彼此不同即可。

本文译自 phys，由 majer 编辑发布。

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