Jede flüssige Substanz kann fließen, wenn eine Druckquelle eine Druck- oder Zugwirkung auf sie ausübt, z. B. eine Pumpe oder eine geneigte Oberfläche. Universität Brandeis In Massachusetts erfüllen diese Gesetze der Physik einfach nicht. Daher haben sie geschickt eine Möglichkeit gefunden, dass sich Flüssigkeiten ohne das Eingreifen des Menschen und die Hilfe der Schwerkraft frei bewegen oder fließen können.
Schauen wir uns die Flüssigkeitsmechanik an
Wie können Flüssigkeiten unabhängig voneinander fließen, wenn sie auf eine ebene Fläche gelegt werden? Grundsätzlich werden biologische Zellen, die von Natur aus dynamische Eigenschaften besitzen, in einer Lösung kombiniert und bewirken, dass sich die gesamte Flüssigkeitsmischung spontan bewegt. Die für diese Bewegung verantwortliche biologische Zelle wird als a bezeichnet Mikrotubuli . Diese Zelle hat eine hohle Mitte und ist dynamisch instabil wenn die Enden des Rohrs eine Wachstums- und Schrumpfungsphase durchlaufen. Infolgedessen wird die Zelle durch die Biege- und Dehnungsvorgänge dynamisch.
Mikrotubuli-Struktur [Bildquelle : Wikimedia Commons ]
Wissenschaftler der University of Brandeis herausgenommen Mikrotubuli aus dem Gehirn einer Kuh und mischte sie in einer wässrigen Lösung. Zusätzlich haben sie auch zwei andere Moleküle gemischt, die in Zellen gefunden wurden, die als bekannt sind Kinesin und Adenosintriphosphat ATP .
Das folgende Video zeigt die Bewegung von Mikrotubuli in Zeitlupe, wenn sie in einer wässrigen Lösung schweben.
Das Kinesin wirkt wie ein Bindematerial zwischen der benachbarten Bildung der Mikrotubuli und die Aufgabe des ATP besteht darin, im Wesentlichen Energie für die Bewegung der Zellen bereitzustellen. Diese Kombination von Zellen führte zu a turbulente Dynamik von aktiven Massenflüssigkeiten. Die Zusammensetzung der Mikrotubuli zerrissen als die Bewegung weiterging, aber neue Kinesin-Zellen sie schnell an einen neuen Partner anpassten. Dieser Aufteilungs- und Kombinationszyklus von Mikrotubuli führte zu Wirbelmustern in der Flüssigkeit, und das Brandeis-Team schaffte es, diese Bewegung in einen gleichmäßigen Fluss oder in einen zu manipulieren.kohärente Strömung '. Der Unterschied zwischen der turbulenten und der kohärenten Strömung ist unten dargestellt.
[Bildquelle : Wissenschaft ]
Das Video unten hat auf erstaunliche Weise die schöne Darstellung dieses zusammenhängenden Flusses eingefangen.
Mögliche Anwendungen
Warum müssen sich Flüssigkeiten überhaupt unabhängig bewegen? Nun, eine mögliche Anwendung dieses wissenschaftlichen Durchbruchs ist die Öl- und Gasindustrie. Mit dieser Art von Technologie in der Hand Öl muss möglicherweise nicht durch Rohrleitungen gepumpt werden um zu fließen. Insbesondere für Pipelines, die sich über Hunderte von Kilometern vom Ursprungsort bis zum Ziel erstrecken. Darüber hinaus könnte dieser vielversprechende Durchbruch auch dazu führen selbstfahrende Gele das würde dem Bereich Maschinenbau zugute kommen.
„Im Wesentlichen nutzten sie die Kraft der Natur, um eine mikroskopische Maschine zu schaffen, die Flüssigkeit pumpen kann“ sagte das Brandeis-Team: "Aus technologischer Sicht bilden selbstpumpende aktive Flüssigkeiten die Voraussetzungen für die Entwicklung weicher, selbstorganisierter Maschinen, die chemische Energie direkt in mechanische Arbeit umwandeln", so die Wissenschaftler in ihrem Artikel. veröffentlichtes Papier . Aus dem Ton dieser Aussage geht hervor, dass dies auch für die Energiewirtschaft gilt. Wenn chemische Energie die mechanische Arbeit befeuern kann, müssen wir uns in Zukunft möglicherweise nicht mehr auf fossile Brennstoffe verlassen, und diese Technologie könnte unter einen neuen Zweig der sauberen Technologie fallenEnergiequellen. Was denkst du?