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卓越地迅速和有效攪動流體的微觀有機體

Published on November 4, 2009 at 5:11 PM

在微小的游泳細菌的行動的研究中,美國能源部的科學家 Argonne 國家實驗室發現微觀有機體可能卓越地迅速和有效攪動流體。 結果,細菌鞭狀匍匐枝能操作像微小的馬達混合在生物醫學的工具箱的化學製品,在其他應用中。

此圖像在光學凝聚 X線體層照相術得到的稀薄的液體影片顯示游泳細菌枯草桿菌的三維濃度配電器。

伊戈爾 Aronson、 Argonne 材料科學家和 Andrey 索科洛夫,從伊利諾伊技術研究所和現在博士後的一名前研究生普林斯頓大學的,被堆的桿菌 subtillis 細菌到管理解碼物理的薄膜裡他們如何移動。 細菌,其中每一反覆裝備許多微小的鞭狀匍匐枝或者尾標,射擊在影片間。

大約五微米長,細菌典型地游泳大約 20 微米每秒。 包裝一起,他們游泳更加快速對 100 微米每秒。 「稱了對人力範圍,它是像培訓的速度」, Aronson 說。 「他們是像小的魚雷」。

二個結構管理細菌的移動在影片的。 像人, B. subtillis 需要氧氣生存。 在一部擁擠影片,氧氣級別變得耗盡,發送游泳至氧氣再一大口的表面的細菌然後下來: 現象叫 bioconvection。

細菌行動由稱水力引走的原則也指明。 路徑交叉傾向於實際上互相吸引的細菌和他們一前一後配對至旅行在這個域間。

他們稱 「細菌擁擠控制」的索科洛夫和 Aronson 及早開發了一個技術,使用溫和的電流一起強制更加接近的細菌集中細菌的方法。 他們看見集中的細菌自組織到大 「學校」在一起搬的細菌 synch 群的該游泳,控制由簡單的物理原理。

在這個當前研究中,研究員要發現蒼勁的游泳是否將均勻地混合化學製品在流體中。 「他們游泳我們沒有查找任何化學製品重大的梯度除了氧氣的」, Aronson 那麼快速地說。

并且若乾氧氣混合發生了: 細菌由一百倍改進了擴散。

第二驚奇來,當研究員開始評定細菌游泳流體的黏度。 黏度評定多麼容易地流體流動; 例如,蜂蜜比水有一高黏性。

添加更多問題到流體通常使它更加厚實或更多黏為示例,添加土到水生產緩慢,黏泥。 那麼傳統觀念建議那添加許多細菌到流體將增加其黏度。

「但是對於我們的巨大意外,流體實際上成為較少黏由系數七」, Aronson 說。 關閉細菌的千位微小的馬達實際上幫助流體流。

Aronson 認為細菌可能被吸收作為一定數量將來的應用的微小的微型馬達。 例如,細菌攪拌機能結合少量測試和範例的流體。 越微小的範例是,越困難變得混合; 嘗試結合小的範例為此是困難的。 对小,可移植的忙個不停醫療測試的工具箱,需要混合極小量化學製品,一困苦細菌可能是這個魔法。

二份文件在此條款引用。 本文 「提高了混合,并且在集中的細菌懸液的空間的不穩定性」在實際覆核 E 被發布了并且是可以在網上進行的。 第二篇論文, 「黏度的減少懸浮中游泳細菌」,在實際覆核信函被發表了并且是可以在網上進行的。

此研究的資助由能源部基礎科學辦公室提供。

Argonne 國家實驗室在科學技術尋求解決對按國家問題。 國家的第一個國家實驗室, Argonne 開展對實際上每個科學學科的前進基本和應用的科學研究。 Argonne 研究員嚴密地工作與從數百的研究員公司,大學和聯邦,州和市政機構幫助他們解決他們的特定問題,提前美國 『s 科學領導和這個國家為一個更好的遠期做準備。 從超過 60 個國家的員工, Argonne 由 UChicago Argonne,美國能源部的 LLC 管理科學辦公室。

Last Update: 25. January 2012 06:57

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