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Posted in | Nanofluidics

液体を非常にすぐにそして効果的にかき混ぜる顕微鏡の有機体

Published on November 4, 2009 at 5:11 PM

小さい水泳の細菌の動きの調査では、 Argonne の国立研究所米国エネルギー省の科学者は顕微鏡の有機体が液体を非常にすぐにそして効果的にかき混ぜることができることが分りました。 他のアプリケーション間の生物医学的なキットの化学薬品を、混合するためにその結果、細菌の鞭毛は小さいモーターのように機能できます。

この画像は光学一貫性の断層レントゲン写真撮影によって得られる薄い液体のフィルムで水泳の細菌の BACILLUS SUBTILIS の 3D 集中の分布を示します。

イゴール Aronson、 Argonne の文書の科学者および Andrey Sokolov のイリノイの技術協会および今プリンストン大学、物理学を解読する彼らがどのように移動するか支配する薄膜への積まれたバチルス subtillis の細菌のポストドクターからの前の大学院生。 多くの小さい鞭毛が、かテール、打撃前後に装備されている細菌、それぞれフィルムを渡って。

約 5 ミクロンは長さ、細菌普通毎秒約 20 ミクロンを泳ぎます。 一緒に詰められて、彼らは毎秒 100 ミクロンにより速い泳ぎます。 「人間のサイズに位取りしました、トレインの速度のようです」と Aronson は言いました。 「それらは小さい魚雷のようです」。

2 つのメカニズムはフィルムの細菌の動きを支配します。 人間のように、 B. の subtillis は酸素が存続することを必要とします。 次に混雑させたフィルムでは、酸素のレベルは減られるようになりま、のそして泳いでいる細菌を再度ガルプ酸素のための表面まで送ります: 現象は bioconvection を呼出しました。

細菌の動きはまた流体力学のエントレインメントと呼出される主義によって定まります。 経路の十字が物理的に互いを引き付けがちである細菌およびフィールドを渡る旅行まで一緒に組み合わせます。

Sokolov および Aronson は先に 「細菌群集整理」と呼出した技術、細菌をより近い細菌を一緒に強制するのに穏やかな電流を使用する集中する方法を開発してしまいました。 彼らは集中された細菌が大きい 「学校に」一緒に移動している簡単な物理学の法則によって制御される細菌の synch 群れのその水泳を自己組織することを見ました。

現在の調査では、研究者は活発な水泳が液体全体化学薬品を均等に混合するかどうか見たいと思いました。 「彼らは私達が酸素を除くあらゆる化学薬品の重要な勾配を見つけなかったほど速くと」、 Aronson を言いました泳ぎます。

そして酸素の混合は発生しました: 細菌は 100-fold によって拡散を改善しました。

第 2 驚きは研究者が細菌が泳いだ液体の粘着性を測定し始めたときに来ました。 粘着性の手段どのように容易に流量; 例えば、蜂蜜に水より高い粘着性があります。

液体へより多くの問題を追加することは通常それをより厚くさせますまたは水に土を追加する例粘性のための多くは緩慢な、粘性泥を作り出します。 そう一般の通念はそれ液体へ細菌の多くを追加することが粘着性を高めることを提案します。

「しかし私達の大きい驚きへ、液体は実際に 7 の要因粘性によって大いにより少しになりました」と Aronson は言いました。 細菌に動力を与える流れるためにたくさんの小さいモーターは実際に液体を助けます。

Aronson は細菌がいくつかの未来のアプリケーションのための小さいマイクロモーターとして募集できることを考えます。 例えば、細菌のミキサーはテストおよびサンプルのための液体の少量を結合できます。 サンプルがより小さければ、より堅く混合するためになります; 小さいサンプルを結合するように試みはこのような理由で困難です。 のために化学薬品の微量を混合する必要がある小さい、携帯用多忙な医学のテストキット、細菌のピンチは魔法弾丸であることができます。

2 枚のペーパーはこの記事で参照されます。 ペーパーは 「混合を高め、集中された細菌中断の空間的な不安定な状態は」物理的な検討 E で出版され、オンラインで手続きできます。 第 2 ペーパーは、 「水泳の細菌の中断の粘着性の減少」、物理的な検討の文字で出版され、オンラインで手続きできます。

この研究のための資金調達は基礎科学のオフィスエネルギー省によって提供されました。

Argonne の国立研究所は科学技術の各国用問題を押すことに解決を追求します。 国家の最初国立研究所、 Argonne は事実上あらゆる科学的教義の先端の基本的な、応用科学研究を行ないます。 Argonne の研究者は何百もの会社、大学、および中央政府からの研究者と、国家および市代理店彼らの特定の問題を解決し、アメリカ 「s の科学的なリーダーシップ進め、よりよい未来の間国家を準備するためにそれらを助けるために密接に働きます。 60 以上の国家からの従業員で、 Argonne は UChicago Argonne、科学のオフィス米国エネルギー省のための LLC によって管理されます。

Last Update: 13. January 2012 10:38

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