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工程师在微观尺度上制造人造纤毛

2023-09-14 16:57:02 来源: 用户: 

荷兰埃因霍温理工大学的一个工程师小组与德国马克斯·普朗克智能系统研究所的一位同事合作,找到了一种制造在微观尺度上工作的微小人造纤毛的方法。他们的研究报告发表在《美国国家科学院院刊》上。

纤毛是微生物用来在液体中移动的微小附属物。先前的研究表明它们是高效的——一些草履虫每秒的移动速度是其自身长度的10倍。先前的研究还表明,纤毛也能移动液体。在人的肺部,它们负责清除粘液。

由于它们的实用性,科学家们一直在研究纤毛,寻找一种复制它们以用于所需应用的方法。迄今为止,此类努力一直因在微观尺度上产生工作纤毛的问题而受到阻碍。在这项新的努力中,研究人员克服了这些问题,并创造了第一个人造微型工作纤毛。

这项工作首先要努力让细小的股线协同工作。研究人员发现,通过磁化羰基铁纤毛,他们可以通过在它们附近缓慢移动磁铁,让它们像足球比赛中的人波一样集体工作。接下来,他们以较小的规模重新创建了这些线,发现如果改变磁场的控制方式,他们可以获得类似的结果。

接下来,研究小组将一排纤毛附着在扁平塑料底座的侧面,并将其放置在由顺磁材料制成的圆柱体顶部。旋转磁铁会扭曲磁力线,使每根纤毛在磁铁滚动时感受到不同程度的磁力。他们的反应是单独向前弯曲,然后弹回原位。不断滚动磁铁,导致人造纤毛产生连续的波状动作。

对他们的人造微生物的测试表明,它能够以与自然界中的微生物相似的方式游泳。进一步的测试表明,当固定到位时,它可以用来泵送流体。

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