科学家们发明了温柔的、显微镜下才能看到的手来研究微小的、柔软的材料

时间:2019-12-26 21:48 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

科学家们发明了温柔的、显微镜下才能看到的手来研究微小的、柔软的材料

用人类的手处理非常柔软、易碎的物品而不损坏它们已经够难的了,更不用说用实验室仪器在显微镜下操作了。三项新的研究表明,科学家们如何利用精确控制的流体流动来打磨处理微小软颗粒的技术。这项技术允许研究人员测试这些软颗粒的物理极限,以及由它们制成的东西——从生物组织到织物柔软剂。

这三项研究由伊利诺伊大学的查尔斯·施罗德,化学和生物分子工程的Ray和Beverly Mentzer学院学者领导,详细介绍了Stokes阱的技术和应用,Stokes阱是一种只用流体来操纵小颗粒的方法。研究人员说,在最新发表在《软物质》(Soft Matter)杂志上的研究中,研究小组利用斯托克斯陷阱(Stokes trap)研究了囊泡中充满液体的黏性颗粒的动力学,这些颗粒是细胞的简化版,与生物系统直接相关。这是对《物理评论流体》和《物理评论应用》两篇最新研究的跟进,这两篇研究扩大了诱捕法的力量。

化学和生物分子工程研究生、两项研究的主要作者Dinesh Kumar说:“还有其他几种操纵小颗粒的技术,比如广泛使用的、获得诺贝尔奖的光阱法,它使用仔细排列的激光来捕捉颗粒。”“与其他方法相比,Stokes阱有几个优点,包括便于研究多个粒子,以及能够控制不同形状粒子(如杆或球)的方向和轨迹。”

有了改进的Stokes阱技术,研究小组开始了解脂囊泡远离正常平衡状态时的动力学。

施罗德说:“我们想知道当这些粒子被强气流拉动时会发生什么。”“在实际应用中,这些材料在相互作用时被拉伸;它们被加工、注入并不断承受导致变形的应力。它们变形时的行为对它们的使用、长期稳定性和加工性能有重要影响。”

库马尔说:“我们发现,当囊泡在强气流中变形时,它们会拉伸成三种不同的形状——对称哑铃、非对称哑铃或椭球形。”“我们观察到这些形状的转变与囊泡内外流体的粘度无关。这说明斯托克斯陷阱是一种测量软材料在溶液中远离平衡的拉伸动力学的有效方法。

通过他们的新数据,研究小组能够制作出一个相图,研究人员可以用它来确定某些类型的流体流动将如何影响变形,最终,当从不同的流动方向被拉时,软颗粒的物理特性。

库马尔说:“例如,织物柔软剂——由囊泡悬浮物组成——当它们聚集在一起时就不能正常工作。”“使用Stokes阱,我们可以找出是什么类型的粒子相互作用导致气泡聚集,然后设计出性能更好的材料。”

研究人员说,这项技术目前受到Stokes阱所能捕捉和处理的粒子大小的限制。他们的研究对象通常是直径大于100纳米的粒子,但为了让这项技术更直接地应用于生物系统,他们需要能够捕获直径在10到20纳米的粒子——甚至是单个蛋白质。

该团队目前正致力于捕获更小的颗粒,并与斯坦福大学的同事合作,将Stokes阱应用于膜蛋白的研究。

当前位置:主页 > 物理知识 >

声明:本文杏鑫娱乐整理不代表个人观点,转载请注明原文,点击还能查看更多的文章;本文网址: http://www.kozbods.com/wuli/kxjmfmlwrdxwjxcnkddslyjwxdrrdcl.html

围观: 次 | 责任编辑:杏鑫

延伸阅读

SEO关键字



回到顶部