A fizikusok apró, rúdszerű vírusok forgatását találták, amelyek mérhető entrópiás erőket indukálnak a megoldásban

A fizikusok apró, rúdszerű vírusok forgatását találták, amelyek mérhető entrópiás erőket indukálnak a megoldásban
A fizikusok apró, rúdszerű vírusok forgatását találták, amelyek mérhető entrópiás erőket indukálnak a megoldásban
Anonim

PHILADELPHIA – A Pennsylvaniai Egyetem fizikusai egy rendkívüli érzékenységű kísérlet során arra a következtetésre jutottak, hogy az olyan múlékony ingadozások, mint a rúd alakú vírusok mindössze 880 milliomod milliméter hosszúságú elhajlása, mérhetően megnövelhetik az entrópiás erőket a többi vírus között. részecskék oldatban. A megállapítás a Physical Review Letters folyóiratban jelent meg.

Keng-hui Lin végzős hallgató vezetésével Arjun G. Yodh penni fizikus laboratóriumának tudósai megmérték a rúdszerű vírusok által a vízben lévő részecskékre kifejtett entrópikus erőket.Kutatásuk feltárta a merev nanorudak helyzetének és forgásának eltolódásaihoz kapcsolódó, várható entrópiás erőket; meglepetésükre a bot rugalmasságának apró további entróp hatásait is feltárta.

Az entrópia egy rendszer rendezetlenségének mértéke, a rendszerek általában az entrópia maximalizálása érdekében fejlődnek.

"Az entrópia ezekben a rendszerekben nagyrészt a mozgáshoz szükséges térkomponensek mennyiségétől függ" - mondta Yodh, a fizika professzora. "Kiderült, hogy pusztán hajlítással a rúdszerű vírus gyakorlatilag egy kicsit több helyet foglalhat el, és ezáltal entrópikusan átrendezheti a rendszert."

Yodh csapata az entrópia apró eltolódásait „lézercsipeszekkel” rögzítette, hogy inert, egy mikronos gömböket manipuláljon egy mikroszkopikus méretű, 880 nanométer hosszú és 7 nanométer átmérőjű rúd alakú vírusokkal teli tartályban.

"A hatások meglehetősen finomak voltak, de kísérleteink azt mutatták, hogy a vírusok enyhe rugalmassága megerősítette a vonzást a szférák között, erősebben egymás felé terelve őket" - mondta Yodh."Amikor a rudak egy kicsit rugalmasabbá válnak, nagyobb helyet foglalnak el, amikor forognak. A meghajlított vírus által elfogl alt kis többletterület egy egyenes vírushoz képest elegendő volt ahhoz, hogy növelje a vonzerőt a gömbök között, amelyek csaknem érintik egymást."

A rudak és gömbök keverékében a rudak arra törekszenek, hogy maximalizálják saját mozgásszabadságukat, és ezáltal a keverék entrópikus energiáját, elkerülve a gömbök közötti teret. Az a nettó hatás, hogy a rudak nem szorulnak be a gömbök közé, a nagyobb részecskék közötti enyhe vonzalomban nyilvánul meg.

Yodh és kollégái megmérték a vírusok által kiváltott csekély vonzóerőt a gömbök lézercsipesszel történő részleges rögzítésével. Miközben a gömbök a lézersugár-vonalcsapdában rekedtek, csak egy dimenzióban tudtak mozogni. Azáltal, hogy folyamatosan fényképezték a gömbök helyzetét egy tartályban a rudakkal és anélkül is, a csapat képes volt felismerni ezeket az entrópikus vonzerőket.A gömbök vonzereje a rendszer entrópiájának általános növekedésével jár együtt.

A Penn-csapat a portugál teoretikus, Carlos Marques és munkatársai részletes elméleti előrejelzéseit tesztelte, bemutatva a nanorúd központi helyzetéhez és forgásához kapcsolódó entrópikus erőket. Valójában ezek az orientációs szabadsági fokok felelősek a rudak által megjelenített folyadékkristályos fázisok sokféleségéért. Az elmélettől mért eltérések a rúd rugalmasságából adódnak.

Yodhhoz és Linhez csatlakozott a Physical Review Letters című dokumentumban John C. Crocker, a California Institute of Technology munkatársa és Ana C. Zeri, a Kaliforniai Egyetem San Diego-i munkatársa. Munkájukat a National Science Foundation és a NASA finanszírozta.

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Rólunk
Olvass tovább

Rólunk

A fishcustomaquariums.com webhelyről

Kapcsolatok
Olvass tovább

Kapcsolatok

A fishcustomaquariums.com oldal elérhetőségei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei
Olvass tovább

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei