«Мы посмотрели на скопление и манипуляцию активного вопроса – живых бактерий или искусственных микропловцов – и области истощения, окружающей их, когда капельки бактерий прядут», сказал Игорь Арансон, профессор Стула Бедра Биоинженерии, Химии и Математики, Государственного университета Пенсильвании. «Мы пытались понять, как сформированное кольцо истощения, но вместо этого нашло, что на более высоких скоростях, когда вращение остановилось, соединенные бактерии взрываются как новинка».Исследователи поместили капельку, содержащую смеси вязкой жидкости и бактерий на понижении, и пропустили крошечную частицу никеля на капельку. Тогда понижение было перевернуто, и частица осела на дно снижения. Вращающееся магнитное поле, созданное четырьмя катушками, прядет частицу.
Вращение заставило бактерии наносить удар вместе вокруг и под вращающейся частицей никеля. Это также создало кольцо истощения вокруг бактерий, где немногие, если какие-либо бактерии были найдены. Вращающаяся бактериальная группа и кольцо истощения были видимы.Предыдущее исследование использовало жидкость с меньшим количеством бактерий и пряло магнит на уровне только 2 – 20 герц.
Чтобы исследовать кольцо истощения, исследователи использовали в 100 раз больше бактерий и пряли магнит на уровне 100 – 400 герц. Система с этими новыми параметрами показала необычное и неожиданное поведение, исследователи сообщили в недавней проблеме Коммуникаций Природы. Это поведение только замечено в активных материалах – живые бактерии или их синтетические аналоги.Это поведение, в то время как интересный сам по себе, могло бы иметь последствия для вращения оборудования в окружающей среде, где биофильмы легко формируются. «Мы часто думаем, что, если что-то вращается действительно быстро, не будет никакого бактериального фильма, потому что бактерии не могут обосноваться», сказал Арансон. «Но это не верно.
Этот вид бактериального прироста мог быть хуже на вращающихся частях».Другое возможное значение этого явления могло бы быть в новых диагностических методах, чтобы извлечь несколько бактерий из приостановок.Используя оба эксперимента и моделирование, исследователи обнаружили, что, когда вращающаяся частица никеля заставляет бактерии соединяться к достаточно высокой плотности, другие вещи происходят также, что причина, что, кажется, взрыв когда вращающиеся остановки.
«Мы сделали анализ и нашли, что, если бы диск прироста был совершенно кругл, он просто расширился бы, когда вращение остановилось», сказал Арансон. «Но потому что это не прекрасно, несовершенная область размножена быстрее, и это переезжает от центра более быстро. Это делает бактериальную глыбу нестабильной, и это, кажется, взрывается».Когда бактерии вращаются, они становятся организованными, устраиваясь в параллельных потоках.
Хотя, смотря вниз, в какой, кажется, плотный диск бактерий, само жидкое движение более сложно. Это вытекает на экватор и в на полюсах.
Поскольку частица никеля, которая вызывает вращение, покоится у основания жидкой капельки, которая является барьером, и бактериальный диск вращается смежный с поверхностью капельки, зона застоя формируется. Однажды вращающиеся остановки, зона застоя исчезает, и недостатки в поверхности диска вызывают быстрое, неоднородное движение бактерий далеко от происхождения вращения.Исследователи использовали математические модели и множество экспериментальных маркеров, чтобы видеть поведение бактерий, включая томографию и цветение.
Модель согласилась с экспериментальными данными.«Поведение этих бактерий похоже на взрыв звезды, идущей новинка», сказал Арансон. «Конечно, когда сверхновая звезда взрывается, физика очень отличается».Видео: https://www.youtube.com/watch? v=Tgdtu0EW79w