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卓越地迅速和有效搅动流体的微观有机体

Published on November 4, 2009 at 5:11 PM

在微小的游泳细菌的行动的研究中,美国能源部的科学家 Argonne 国家实验室发现微观有机体可能卓越地迅速和有效搅动流体。 结果,细菌鞭状匍匐枝能操作象微小的马达混合在生物医学的工具箱的化学制品,在其他应用中。

此图象在光学凝聚 X线体层照相术得到的稀薄的液体影片显示游泳细菌枯草杆菌的三维浓度配电器。

伊戈尔 Aronson、 Argonne 材料科学家和 Andrey 索科洛夫,从伊利诺伊技术研究所和现在博士后的一名前研究生普林斯顿大学的,被堆的杆菌 subtillis 细菌到管理解码物理的薄膜里他们如何移动。 细菌,其中每一反复装备许多微小的鞭状匍匐枝或者尾标,射击在影片间。

大约五微米长,细菌典型地游泳大约 20 微米每秒。 包装一起,他们游泳更加快速对 100 微米每秒。 “称了对人力范围,它是象培训的速度”, Aronson 说。 “他们是象小的鱼雷”。

二个结构管理细菌的移动在影片的。 象人, B. subtillis 需要氧气生存。 在一部拥挤影片,氧气级别变得耗尽,发送游泳至氧气再一大口的表面的细菌然后下来: 现象叫 bioconvection。

细菌行动由称水力引走的原则也指明。 路径交叉倾向于实际上互相吸引的细菌和他们一前一后配对至旅行在这个域间。

他们称 “细菌拥挤控制”的索科洛夫和 Aronson 及早开发了一个技术,使用温和的电流一起强制更加接近的细菌集中细菌的方法。 他们看见集中的细菌自组织到大 “学校”在一起搬的细菌 synch 群的该游泳,控制由简单的物理原理。

在这个当前研究中,研究员要发现苍劲的游泳是否将均匀地混合化学制品在流体中。 “他们游泳我们没有查找任何化学制品重大的梯度除了氧气的”, Aronson 那么快速地说。

并且若干氧气混合发生了: 细菌由一百倍改进了扩散。

第二惊奇来,当研究员开始评定细菌游泳流体的黏度。 黏度评定多么容易地流体流动; 例如,蜂蜜比水有一高黏性。

添加更多问题到流体通常使它更加厚实或更多黏为示例,添加土到水生产缓慢,黏泥。 那么传统观念建议那添加许多细菌到流体将增加其黏度。

“但是对于我们的巨大意外,流体实际上成为较少黏由系数七”, Aronson 说。 关闭细菌的千位微小的马达实际上帮助流体流。

Aronson 认为细菌可能被吸收作为一定数量将来的应用的微小的微型马达。 例如,细菌搅拌机能结合少量测试和范例的流体。 越微小的范例是,越困难变得混合; 尝试结合小的范例为此是困难的。 对小,可移植的忙个不停医疗测试的工具箱,需要混合极小量化学制品,一困苦细菌可能是这个魔法。

二份文件在此条款引用。 本文 “提高了混合,并且在集中的细菌悬液的空间的不稳定性”在实际复核 E 被发布了并且是可以在网上进行的。 第二篇论文, “黏度的减少悬浮中游泳细菌”,在实际复核信函被发表了并且是可以在网上进行的。

此研究的资助由能源部基础科学办公室提供。

Argonne 国家实验室在科学技术寻求解决对按国家问题。 国家的第一个国家实验室, Argonne 开展对实际上每个科学学科的前进基本和应用的科学研究。 Argonne 研究员严密地工作与从数百的研究员公司,大学和联邦,州和市政机构帮助他们解决他们的特定问题,提前美国 ‘s 科学领导和这个国家为一个更好的远期做准备。 从超过 60 个国家的员工, Argonne 由 UChicago Argonne,美国能源部的 LLC 管理科学办公室。

Last Update: 13. January 2012 09:00

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