The dynamics of fluid-borne superparamagnetic bead transport by field-driven domain walls in submicrometer ferromagnetic tracks is studied experimentally together with numerical and analytical modeling. Experiments show that nanotrack-guided domain walls can propel individual trapped beads through an aqueous medium at speeds approaching 1000 μm/s, 10 to 100 times faster than through any previously demonstrated mechanism.

1.
C. S.
Lee
,
H.
Lee
, and
R. M.
Westervelt
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
3308
(
2001
).
2.
K.
Gunnarsson
,
P.
Roy
,
S.
Felton
,
J.
Pihl
,
P.
Svedindh
,
S.
Berner
,
H.
Lidbaum
, and
S.
Oscarsson
,
Adv. Mater.
17
,
1730
(
2005
).
3.
B.
Yellen
,
O.
Hovorka
, and
G.
Friedman
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
102
,
8860
(
2005
).
4.
Q.
Ramadan
and
C.
Yu
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
032501
(
2006
).
5.
C.
Liu
,
L.
Lagae
,
R.
Wirix-Speetjens
, and
G.
Borghs
,
J. Appl. Phys.
101
,
024913
(
2007
).
6.
R.
Derks
,
A.
Dietzel
,
R.
Wimberger-Friedl
, and
M.
Prins
,
Microfluid. Nanofluid.
3
,
141
(
2007
).
7.
J.
Adams
,
U.
Kim
, and
H.
Soh
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
105
,
18165
(
2008
).
8.
G.
Vieira
,
T.
Henighan
,
A.
Chen
,
A.
Hauser
,
F.
Yang
,
J.
Chalmers
, and
R.
Sooryakumar
,
Phys. Rev. Lett.
103
,
128101
(
2009
).
9.
M.
Donolato
,
P.
Vavassori
,
M.
Gobbi
,
M.
Deryabina
,
M. F.
Hansen
,
V.
Metlushko
,
B.
Ilic
,
M.
Cantoni
,
D.
Petti
,
S.
Brivio
 et al,
Adv. Mater.
22
,
2706
(
2010
).
10.
G.
Ruan
,
G.
Vieira
,
T.
Henighan
,
A.
Chen
,
D.
Thakur
,
R.
Sooryakumar
, and
J. O.
Winter
,
Nano Lett.
10
,
2220
(
2010
).
11.
T.
Henighan
,
A.
Chen
,
G.
Vieira
,
A. J.
Hauser
,
F. Y.
Yang
,
J. J.
Chalmers
, and
R.
Sooryakumar
,
Biophys. J.
98
,
412
(
2010
).
12.
M. T.
Bryan
,
K. H.
Smith
,
M. E.
Real
,
M. A.
Bashir
,
P. W.
Fry
,
P.
Fischer
,
M.-Y.
Im
,
T.
Schrefl
,
D. A.
Allwood
, and
J. W.
Haycock
,
IEEE Magn. Lett.
1
,
1500104
(
2010
).
13.
L.
Johansson
,
K.
Gunnarsson
,
S.
Bijelovic
,
K.
Eriksson
,
A.
Surpi
,
E.
Göthelid
,
P.
Svedlindh
, and
S.
Oscarsson
,
Lab Chip
10
,
654
(
2010
).
14.
M. T.
Bryan
,
J.
Dean
,
T.
Schrefl
,
F. E.
Thompson
,
J.
Haycock
, and
D. A.
Allwood
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
192503
(
2010
).
15.
M.
Redjdal
,
J.
Giusti
,
M.
Ruane
, and
F.
Humphrey
,
IEEE Trans. Magn.
39
,
2684
(
2003
).
16.
T.
Ono
,
H.
Miyajima
,
K.
Shigeto
,
K.
Mibu
,
N.
Hosoito
, and
T.
Shinjo
,
Science
284
,
468
(
1999
).
17.
D.
Atkinson
,
D.
Allwood
,
G.
Xiong
,
M.
Cooke
,
C.
Faulkner
, and
R.
Cowburn
,
Nature Mater.
2
,
85
(
2003
).
18.
D.
Allwood
,
G.
Xiong
,
C.
Faulkner
,
D.
Atkinson
,
D.
Petit
, and
R.
Cowburn
,
Science
309
,
1688
(
2005
).
19.
S.
Parkin
,
M.
Hayashi
, and
L.
Thomas
,
Science
320
,
190
(
2008
).
20.
G.
Beach
,
M.
Tsoi
, and
J.
Erskine
,
J. Magn. Magn. Mater.
320
,
1272
(
2008
).
21.
M. J.
Donahue
and
D. G.
Porter
,
OOMMF User’s Guide Version 1.0
,
NIST
,
Gaithersburg, MD
(
1999
).
22.
Y.
Nakatani
,
A.
Thiaville
, and
J.
Miltat
,
J. Magn. Magn. Mater.
290–291
,
750
(
2005
).
23.
C. A.
Ross
,
F. J.
Castano
,
W.
Jung
,
B. G.
Ng
,
I. A.
Colin
, and
D.
Morecroft
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
41
,
113002
(
2008
).
24.
D.
Allwood
,
G.
Xiong
,
M.
Cooke
, and
R.
Cowburn
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
36
,
2175
(
2003
).
25.
G.
Beach
,
C.
Nistor
,
C.
Knutson
,
M.
Tsoi
, and
J.
Erskine
,
Nature Mater.
4
,
741
(
2005
).
You do not currently have access to this content.