@ 2017.04.03 , 21:00

酷研究:无需外力,能自己移动的液体

试想一种能自己移动的液体。无需人类施力或者重力牵引。你可以把它倒进水平桌面上的容器里,不去碰它,但它仍然会流动。

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布兰迪斯大学研究者在一篇科学杂志的新文章中称他们已经迈出了创造自流液体的第一步。基于该发现,有望创造一种无需外力就能自主流动的全新液体。这种液体的一个可能实际应用为石油可能自行通过输油管道,再也无需额外的泵送。

该团队来自布兰迪斯大学材料研究科学与工程中心(MRSEC),是美国国家科学基金会的一部分,是世界上首个根据生物成分创造一种新类别的材料和机器的团队。

该团队在实验室中复现了使细胞能够改变自己形状、适应环境的极其复杂的一系列过程,从而实现了上述突破。细胞能做到这一点是因为其脚手架的基本材料——名为微管的空心圆柱管能自我变形。微管可长可短,可弯可直,从而改变细胞的基础结构。

研究者从母牛的大脑中提取微管,将其置入水溶液中。然后加入两种细胞中的其他类型的分子——驱动蛋白和三磷酸腺苷(ATP)。

微管相互平行排列,驱动蛋白位于微管之间将其连接起来。驱动蛋白利用ATP作为燃料,开始自行移动。当两根微管同向时能移动的最远,反向时移动得最近。随着ATP的耗尽,这种结构就会解体,微管相互滑开。但这种情形并不会持续很久,新的驱动蛋白又会重新连接两根微管重复以前的过程。

随着微管聚散分合,令人称奇的是,液体中就会出现旋涡。布兰迪斯的研究者前所未有地使其中的旋涡朝一个方向移动,形成了“拟序流”,推动周围的液体朝一个方向流动。

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这种微管-驱动蛋白-ATP反应与细胞中进行的一样,只是细胞中进行的反应复杂得多。尽管如此,布兰迪斯大学研究者创造的这种大大简化的模型也实现了相同的效果。从本质上来讲,他们利用了大自然的力量创造了能推动液体的微观机器。

本文译自 phys,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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