14:31
Comentarii Adauga Comentariu

_ Rotoare optotermice universale micro/nanoscală

_ Rotoare optotermale universale micro/nanoscale

Rotația fundamentală a micro și nano-obiectelor este crucială pentru funcționalitatea micro și nanorobotice, precum și pentru imagistica tridimensională și sistemele de laborator-on-a-chip. Aceste metode de rotație optică pot funcționa fără combustibil și de la distanță și, prin urmare, sunt mai potrivite pentru experimente, în timp ce metodele actuale necesită raze laser cu profile de intensitate proiectate sau obiecte cu forme sofisticate. Aceste cerințe sunt provocatoare pentru configurații optice mai simple, cu rotația determinată de lumină a unei varietăți de obiecte, inclusiv celule biologice.

Într-un nou raport publicat acum în Science Advances, Hongru Ding și o echipă de cercetare în inginerie și materiale știința de la Universitatea Texas din Austin, S.U.A., a dezvoltat o abordare universală pentru rotația în afara planului diferitelor obiecte bazată pe un fascicul laser arbitrar de mică putere. Oamenii de știință au poziționat sursa laser departe de obiecte pentru a reduce daunele optice cauzate de iluminarea directă și au combinat mecanismul de rotație prin cuplare optotermă cu experimente riguroase, cuplate cu simulări pe mai multe scară. Aplicabilitatea generală și biocompatibilitatea platformei universale de rotație condusă de lumină sunt esențiale pentru o serie de aplicații științifice și de inginerie.

Rotația opto-termoelectrică

Prin reglarea rotației micro și obiecte la scară nanometrică, cercetătorii au dovedit funcționalități eficiente prin nanochirurgia precisă, frecarea în vid și controlul fluxului microfluidic. Micro- și nanorotoarele acționate de lumină sunt o opțiune promițătoare fără combustibil, deși astfel de dispozitive au rămas dificil de construit, deoarece au nevoie de optice mai simple și de putere redusă pentru a realiza rotația condusă de lumină. Ding și colab. au propus rotația opto-termoelectrică (OTER) în această nouă lucrare, pentru a genera forță electrocinetică, forță de epuizare și forță electrică pe baza opticii simple și de putere redusă.

Echipa de cercetare a realizat rotația sferică. micro și nanoparticule simetrice și omogene printr-un singur fascicul laser gaussian poziționat departe de rotoare, pentru a reduce daunele cauzate de iluminarea directă a luminii. Prin combinarea experimentelor cu simulări pe mai multe scară, au dezvăluit rotația optotermală prin interacțiuni electrocinetice între micro- și nanoparticule și substratul cu sarcină de suprafață termo-sensibilă. Ca dovadă a conceptului, echipa a arătat cum strategia OTER ar putea roti obiecte de diferite dimensiuni, materiale și forme pentru a regla lumina incidentă și chimia suprafeței.

Cercetătorii au ilustrat configurația experimentală și mecanismul de lucru al OTER, unde un fascicul laser a generat forțe optotermale asupra particulelor. Ding și colab. au adaptat forța netă și cuplul prin puterea laserului și distanța particulelor laser pentru rotația în afara planului micro și nano-obiectelor. Apoi au direcționat fasciculul laser către un substrat care absoarbe lumina, cum ar fi un film de aur poros, pentru a stabili un câmp de temperatură adaptabil în microsecunde.

Pentru a genera optotermic forțele și cuplul necesar pentru o rotație stabilă a rotorului, Ding și colab. au adăugat molecule de polietilen glicol (PEG) și soluție salină tamponată cu fosfat în apă și au funcționat substratul cu monostraturi de alcanetiol terminate cu acid carboxilic. La iluminarea cu laser, echipa a realizat o creștere a temperaturii pentru a crea un câmp termoelectric în prezența ionilor pentru a conduce termo-electroforeza rotorului încărcat. Ei au explorat gradientul de sarcină de suprafață pe substrat pentru a furniza apoi o forță electrocinetică reglabilă optotermic, cunoscută sub numele de forță termoelectrică.

Caracterizarea și modelarea rotației opto-termoelectrice.

Ding și colab. au studiat comportamentul de rotație al rotoarelor acționate de lumină folosind microscopia optică. Ei au dobândit o examinare mai bună a comportamentului de rotație prin etichetarea unei microparticule de polistiren cu două nano-sperle fluorescente cu legare streptavidină-biotină pentru rotația în afara planului particulei condusă de un laser. Rotația în afara axei observată a protejat rotoarele delicate, inclusiv celulele vii de deteriorarea cauzată de iluminarea optică de mare putere. Echipa a încorporat în continuare analiza cu elemente finite, dinamica moleculară și simulări în domeniul timpului cu diferențe finite pentru a analiza forțele de lucru ale rotoarelor opto-termoelectrice. Oamenii de știință au calculat forțele opto-termice și cuplurile care acționează asupra rotorului în funcție de distanța particule-laser și au efectuat o serie de experimente și simulări pentru a înțelege impactul forței electrocinetice, forței de epuizare și forței termoelectrice prin reglarea sarcinii de suprafață a substratul și componentele soluției.

Aplicații ale OTER

Ding și colab. au arătat impactul OTER asupra celulelor biologice și particulelor sintetice de diverse materiale, dimensiuni și forme. Ei au afișat rotația rotoarelor la scară nanometrică, cum ar fi particulele de polistiren-aur Janus, folosind microscopia optică în câmp întunecat. Metoda OTER este de asemenea aplicabilă celulelor vii, inclusiv tulpinilor vii de ciuperci, bacterii și chiar celule umane din mediile de cultură celulară care conțin ioni. În plus, metoda este potrivită pentru rotoarele cu arhitecturi complexe, inclusiv rotația în afara planului de dimeri, trimeri și hexameri de particule. Folosind această metodă, Ding și colab. prevăd o reglare precisă a rotorului și a fasciculului laser pentru a realiza profilarea 3D a celulelor biologice și a particulelor sintetice de înaltă rezoluție.

Outlook

În acest fel, Hongru Ding și colegii au folosit termodifuzia de ioni și molecule în soluții pentru a dezvolta o sarcină termosensibilă la interfețele solid-lichid. Strategia opto-termoelectrică a permis rotirea obiectelor la scară micro și nanometrică într-un mediu lichid cu optică simplă și de putere redusă. Metoda este superioară tehnicilor convenționale existente cu aplicabilitate universală pentru detectarea imaginii și aplicații biomedicale. Echipa se așteaptă ca abordarea optotermală să joace un rol semnificativ în studiile biologice in vitro pentru a roti celulele și particulele sintetice în biofluide native cu ioni și biomolecule.

© 2022 Science X Network


(Fluierul)


Linkul direct catre Petitie

CEREM NATIONALIZAREA TUTUROR RESURSELOR NATURALE ALE ROMANIEI ! - Initiativa Legislativa care are nevoie de 500.000 de semnaturi - Semneaza si tu !

Comentarii:


Adauga Comentariu



Citiți și cele mai căutate articole de pe Fluierul:

_ Atmosfera Pământului poate fi sursa de apă lunară

_ Oamenii de știință găsesc noi indicatori ai dezghețului permafrostului din Alaska

_ După înfrângerile din Georgia, Trump urmărește să o înlăture pe Liz Cheney din Wyoming...

_ In six months, TAROM will introduce a sales on board programme, similar to low-cost companies

_ Comisia Europeană anunţă lansarea pe orbită a doi sateliţi Galileo care au primit numele unor copii câştigători ai unui concurs de desen

_ De ce Biden desfășoară marca MAGA împotriva republicanilor...

_ Marian Petrache: 'PNL este în moarte clinică. Ar fi două curente în partid'

_ Brennan Elliott dezvăluie că soția sa „neînfricata” Cami se luptă cu cancerul de stomac „metastatic în stadiul IV”

_ Delfinul atacă antrenorul în timpul spectacolului de la Miami Seaquarium...

_ Sir Frederick Barclay ar putea fi găsit în sfidarea instanței AZI din cauza luptei de divorț

_ Noua tehnică ar putea oferi perspective puternice asupra diferențierii celulare timpurii

_ Conte are starurile sale de la Tottenham mai mult decât pregătite pentru luptă, dar va avea nevoie de timp pentru a se echilibra

_ Dragoste la prima vedere - pentru tata! Paulina Gretzky dezvăluie că tatăl ei i-a spus să se „căsătorească” cu Dustin Johnson

_ Christina Hall este desculță lângă plajă în timp ce se alătură soțului Josh pentru o plimbare cu câinii lor

_ Luca din Love Island este trântit de telespectatori în timp ce un vânzător de pește susține că NU „bate” cu Gemma

_ Circulaţia rutieră în zona pasajului Olteniţa-Popești Leordeni se închide două nopţi pentru montarea tablierului metalic

_ Consilierul american pentru securitate naţională Jake Sullivan a discutat cu premierul israelian şi cu liderul ANP

_ David Popovici a doborât un record mondial la înot. România are doi sportivi în finalele Campionatului Mondial

_ Cercetătorii cuantifică efectele abundenței arborilor rămășiți asupra recuperării peisajului forestier

_ Lista scursă arată ce foarte strict Steven Gerrard va amenda jucătorii Aston Villa pentru acest sezon EPL

_ Părinții unei femei autiste din Louisiana au insistat că a fost decizia ei să rămână pe canapea

_ Acestea sunt cele mai bune băuturi spirtoase de cumpărat de la Dan Murphy's cu sub 35 USD

_ Francezul Corentin Moutet, descalificat la turneul ATP de la Adelaide

_ UMM CE? Rep. Ayanna Pressley din Massachusetts spune că �datoria studenților este violență politică�

_ Teatrul politic: Grupul de simulare al lui Pelosi din 6 ianuarie angajează un director de rețea TV �ntr-o �ncercare nerușinată de a transforma audierea de joi �n �Must See TV�

_ Viitorul afișajului 3D și apariția televiziunii holografice

_ James Arthur s-a reîntâlnit cu fosta sa iubită Jessica Grist la doar opt luni după despărțirea lor

_ Poliția din Durham a amendat retroactiv o femeie pentru încălcarea regulilor Covid în câteva săptămâni de „Beergate”

_ Debate to focus on use of data science in energy

_ Mamele din Michigan strâng 39.000 de dolari pentru a hrăni camionagii din convoiul din Detroit, în timp ce regimul Biden îi spune lui Justin Trudeau să alunge convoiul cu o reprimare și mai dură

_ MAG: Cum a otrăvit politica Biserica Evanghelică...

_ Un candidat sprijinit de Donald Trump a câştigat în Ohio nominalizarea republicană pentru un loc în Senat

_ Măsura luată de CFR Călători în folosul cetăţenilor ucraineni refugiaţi în România

_ Rita Ora își arată silueta de invidiat într-un bikini minuscul în timp ce se bucură de soare pe o plajă din Sydney

_ Gena descoperită în apa din Georgia o posibilă amenințare globală

_ VIDEO Violență extremă a unui angajat Glovo care lovește brutal un bătrân ce a căzut inconștient pe asfalt -Poliția îl caută pe agresor căruia i-a deschis dosar

_ Arsenal anunță că Calum Chambers a devenit al treilea jucător al Gunners care a contractat coronavirus

_ Muzician, 35 de ani, ucis într-un bungalou de 350.000 de lire sterline, era vizat de adolescenți traficanți de droguri care comercializau cocaină

_ Eric Trump dezvăluie mai multe detalii despre raidul FBI Mar-a-Lago

_ Un scandal foarte britanic: Claire Foy este prezentată ca ducesa de Argyll în primul trailer al dramei BBC

_ Prințesa Charlene și Prințul Albert participă împreună la ceremonia de deschidere a Festivalului TV de la Monte Carlo

_ Focar de poliomielita Marea Britanie: Doar o TREIE dintre adolescenții din unele părți ale Londrei au fost vaccinați

_ Boris Johnson readuce simbolul Coroanei pe paharele noastre de halbă pentru Jubileul de platină al Reginei

_ Moda: îți vei iubi...

Pe când livrare cu drone și la Poșta Română? UK. Royal Mail construiește 500 de drone pentru a transporta corespondența către comunitățile îndepărtate

_ Lacey Fletcher a fost văzută ultima dată în public cu 15 ani înainte de moartea ei, dezvăluie vecinii

_ Francia Marquez: De la servitoare la primul vicepreședinte negru al Columbiei

_ Deținută transgender Rikers, încarcerată pentru agresiune și găzduită în aripa pentru femei, deținută RAPES

_ Kendall Jenner este radiată de fericire în zilele de o ieșire obișnuită după ce a făcut-o cu farmec la petrecerea Vanity Fair

Veşti bune pentru salariaţi: Angajaţii vor avea parte de o minivacanţă de trei zile

_ Pastorul din Indiana care s-a îmbrăcat în dragc este concediat pentru că a provocat „frământări” în biserică

_ Johanna Konta este CASATORITA! Jucătorul de tenis s-a căsătorit cu producătorul de film Jackson Wade

INSTAGRAM împinge conținutul de droguri către adolescenți...

_ Semnătura creatorului Star Trek merge acolo unde niciun NFT nu a mai ajuns: ADN

_ Bărbat, 33 de ani, „înjunghie un bărbat de 20 de ani cu o pereche de foarfece și agresează alți 10”

O NOUĂ TEMBELIZARE IMPUSĂ DE PROGRESIȘTI FEMEILOR. Tendința TikTok vede femeile revendicând termenul „bimbo” și glumând despre faptul că sunt „fete anti-alege-mă”

SUA. Comitetul de informații al casei vorbește despre noile arme biologice ADN care pot viza o singură persoană

ÎNCĂ O MIZERIE PROGRESISTĂ. Film cu Călugărițe Lesbiene. Asta le-a trecut prin cap, neomarxiștilor, în încercările lor repetate de a distruge credința. Povestea adevărată din spatele filmului călugărițelor lesbiene numit „cel mai rasist film din acest an”

_ Angela Rayner, de la Labour, își arată extractorul de ultimă generație cu telecomandă

Insectele care hibernează refac mușchii la cerere


Pag.1 Pag.2

Nr. de articole la aceasta sectiune: 105, afisate in 2 pagini.