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:

_ O carte pe zi: „Natura bârfei”, de Zsuzsanna Szvetelszky şi Eliza Bodor-Eranus

_ Zara Tindall este radiată în timp ce fiul ei Lucas, unul, mângâie un cal la un festival de evenimente din parcul Gatcombe

_ Brigada lui Horaţiu Feşnic va conduce un meci din play-off-ul Conference League

_ Rotațiile ONU de menținere a păcii vor relua în Mali după suspendarea de o lună

_ India marks 75th Independence anniversary as violations, crackdowns mount

_ Misiunile modulului naţional de stins incendii continuă în zona Chapelle Saint Blaise, la sud de Bordeaux

_ O casă din municipiul Botoşani în care se aflau doi copii şi bona acestora a ars complet

_ Victorie pentru Bayern Munchen în etapa a 2-a din Bundesliga

_ VIDEO Fără precent, de Ziua Marinei: ÎPS Teodosie a plecat nervos din port, după ce i s-a tăiat microfonul în timpul slujbei

_ Steven Gerrard insistă că super sub Buendia „va începe meciurile” pentru Aston Villa în acest sezon

_ Ashley Graham sărbătorește 12 ani de căsătorie cu Justin Ervin: „Te iubesc pentru totdeauna”

_ Tensiuni în Orientul Mijlociu - Israelul lovește în apropierea bazelor Rusiei din Siria

_ Chelsea deschide discuțiile pentru o mutare de 40 de milioane de lire sterline pentru starul Everton, Anthony Gordon, dar Toffees vor cel puțin 50 de milioane de lire sterline

_ Moartea lui Issey Miyake: creatorul semnăturii lui Steve Job a murit la vârsta de 84 de ani

_ Afghanistanul suferă „una dintre cele mai grave crize umanitare din lume” în timpul talibanilor

Recombinarea genomică SARS-CoV-2 este neobișnuită, dar are loc în mod disproporționat în regiunea proteinei spike

_ CHRIS SUTTON: Lisandro Martinez de la Man United este vizat

_ India marchează cea de-a 75-a aniversare istorică a Zilei Independenței

_ Văduva lui Alex „Chumpy” Pullin, Ellidy, își duce fiica Minnie, de zece luni, la primul ei rave

_ Scandalul „Guvernul umbră” frământă politica australiană

_ Talibanii marchează primul an turbulent la putere în Afganistan cu sărbătoare națională

_ Lanțul Cooks Coffee plănuiește să se coteze la bursa londoneză

_ Pompierii voluntari sub presiune în timp ce Franța se luptă cu incendiile istorice

_ Avertizare METEO. Ploi, vijelii şi grindină în 29 de judeţe

_ Chloe Madeley este văzută părăsind spitalul împreună cu soțul James Haskell și fiica lor nou-născută

_ Salman Rushdie pe „drumul spre recuperare”, deoarece suspectul de atac pledează nevinovat

_ Erik ten Hag a riscat să rănească jucătorii Man United făcându-i să alerge 13,8 km în ziua liberă

_ Halle Berry împărtășește o fotografie înflăcărată pentru a sărbători cea de-a 56-a aniversare, mulțumesc frumosului Van Hunt și prietenilor celebri

_ Rylan Clark țipă de groază și cere ajutor după ce a descoperit un șarpe în casa lui

_ Starul american de baschet Griner face apel la condamnarea pentru droguri în Rusia

_ Manchester United: Cât de jos poate ajunge echipa lui Erik ten Hag după o înfrângere dezastruoasă împotriva lui Brentford?

_ Accident rutier, în Secuienii Noi, între un camion, un autoturism şi o autocisternă - O persoană a fost descarcerată

_ IAN LADYMAN: Erik ten Hag trebuie să învețe repede după un început groaznic la Man United

_ Zelensky acuză soldații ruși că au organizat atacuri de la centrala nucleară Zaporizhzhia

_ Mouratoglu, mesaj către Simona Halep: Este o onoare să fiu alături de tine - Ce spune despre fanii români

_ Membrii mass-media de stat din Iran spun că Donald Trump și Mike Pompeo sunt următorii după înjunghierea lui Rushdie

_ Fondurile de pensii facultative, în creştere cu 2%

_ Mai mulți răniți într-un atac cu împușcătură asupra autobuzului din Ierusalim

_ 376.940 de persoane au tranzitat frontiera. Nădlac ll, Giurgiu şi Vama Veche, cele mai aglomerate - 12.924 de ucraineni au intrat în România duminică - Nu a fos

_ Inginer, 31 de ani, a renunțat la slujba Amazon pentru a petrece șapte ani construind primul „vibrator inteligent” din lume

_ Liverpool dorește să se agațe de fundașul Sepp van der Berg pe fondul interesului din partea cluburilor din campionat

_ Cum îmi pot folosi smartphone-ul pentru a verifica fotografiile și a combate dezinformarea?

_ Prințul Charles se îmbracă cu kilt și sporran în timp ce participă la o slujbă în biserică din Caithness

_ Războiul din Ucraina, ziua 173. Zelenski avertizează Rusia după ultimele bombardamente. Avansul ruşilor a stagnat

_ Greige este noua culoare fierbinte pentru casa ta - iată cum să urmezi tendința

_ Sophie Wessex poartă ME+EM în ziua a șasea a Jocurilor Commonwealth

_ Lake Bell și Kaitlyn Dever uimesc în timp ce conduc vedete la a doua seară a celei de-a doua premii anuale HCA TV

_ Starul supraviețuitor Shayelle Lajoie își arată silueta ruptă într-un costum de baie decoltat în timpul ședinței foto

_ Damian, fiul lui Elizabeth Hurley, se zbuciuma cu prietena din vechea școală îmbrăcată în bikini Millie Griffiths

_ Man United Supporters' Trust face o declarație rară după înfrângerea umilitoare de la Brentford

_ Un incendiu în timpul slujbei la biserica coptă din Cairo a ucis peste 40, spun oficialii bisericii

_ SUA ar putea cunoaşte o nouă „centură de căldură extremă” până în 2053

_ Premierul Japoniei promite că nu va mai purta niciodată un război

_ Amanda Staveley vizitează Stamford Bridge pe fondul interesului zvonit al lui Newcastle pentru PATRU jucători de la Chelsea

_ Iranul neagă „categoric” orice legătură cu atacatorul scriitorului Salman Rushdie

_ Proprietar bogat găsit mort pe „rădăcina unui milionar” în timp ce bărbat este arestat sub suspiciunea de crimă

_ Gemma Collins dezvăluie că s-a prăbușit după ce a devenit „foarte rău” cu virusul misterios

_ Un dinozaur blindat nemaivăzut până acum a fost dezgropat în Argentina

_ Salman Rushdie stabbing: Iran denies involvement, but says author deserves blames

_ Clotilde Armand, acuzații grave la adresa unui ministru: depun plângere penală împotriva lui


Pag.1 Pag.2 Pag.3 Pag.4 Pag.5 Pag.6 Pag.7
Pag.8 Pag.9 Pag.10 Pag.11 Pag.12 Pag.13 Pag.14 Pag.15
Pag.16 Pag.17

Nr. de articole la aceasta sectiune: 1003, afisate in 17 pagini.



08:57 _ PSYCHOS
08:56 _ ISTORIC
08:56 _ COPII