科学家们开发出温和的微观的手来研究细小柔软的材料

用人的手来处理非常柔软，细腻的物品而不损坏它们已经足够困难，更不用说用实验室仪器在微观规模上进行了处理。三项新的研究表明，科学家们是如何使用精确控制的流体流动(像温和的微观指针)来磨练处理细小，柔软的颗粒的技术的。该技术使研究人员能够测试这些软颗粒以及由它们制成的物品的物理极限，范围从生物组织到织物柔软剂。

由伊利诺伊大学的查尔斯·施罗德(Charles Schroeder)，雷·贝弗利·曼策(Ray and Beverly Mentzer)化学和生物分子工程学院的学者进行的三项研究详细介绍了斯托克斯阱的技术和应用，该方法是一种仅利用流体流动来处理小颗粒的方法。研究人员说，在发表在《软物质》杂志上的最新研究中，研究小组使用斯托克斯陷阱来研究囊泡的动力学。囊泡是一种充满粘性的，充满液体的颗粒，是被剥离的细胞形式，与生物系统直接相关。这是对《Physical Review Fluids》和《Physical Review Applied》杂志上两项最新研究的补充，该研究扩大了捕集方法的功能。

化学和生物分子工程专业的研究生，Dinesh Kumar说：“还有其他一些用于处理小颗粒的技术，例如广泛使用的，获得诺贝尔奖的光学陷阱方法，该方法使用经过仔细对准的激光来捕获颗粒。”其中两项研究。“斯托克斯阱比其他方法具有多个优势，包括易于扩展以研究多个粒子以及控制不同形状的粒子(例如棒或球)的方向和轨迹的能力。”

借助改进的Stokes捕集阱技术，研究小组着手了解脂质囊泡远离正常平衡状态时的动态。

施罗德说：“我们想了解当这些颗粒以强力流动被吸附时会发生什么。” “在现实世界的应用中，这些材料在彼此相互作用时会被拉伸;它们会被加工，注入并不断承受导致变形的应力。变形时的行为方式对它们的使用，长期稳定性和稳定性都有重要影响。可加工性。”

库马尔说：“我们发现，当囊泡在强烈流动中变形时，它们会拉伸成三种不同的形状之一-对称哑铃，不对称哑铃或椭圆形。” “我们观察到这些形状转变与囊泡内部和外部之间的流体粘度差异无关。这表明斯托克斯阱是一种有效的方法，可以测量溶液中软质材料的拉伸动力学，并且远非达到平衡。”

利用他们的新数据，研究团队能够生成一个相图，研究人员可以使用该相图来确定某些类型的流体流将如何影响变形，以及从不同流向拉动时最终影响软颗粒的物理特性。

库马尔说：“例如，由囊泡悬浮液组成的织物柔软剂之类的产品不能正常工作。” “使用斯托克斯阱，我们可以找出哪种类型的粒子相互作用导致囊泡聚集，然后设计性能更好的材料。”

研究人员说，该技术目前受到斯托克斯陷阱可以捕获和处理的颗粒大小的限制。他们正在使用通常直径大于100纳米的颗粒，但是为了使这项技术更直接地应用于生物系统，他们将需要能够捕获直径10至20纳米甚至更低的颗粒。单一蛋白质。

该小组目前正在努力捕获较小的颗粒，并与斯坦福大学的同事合作，应用Stokes阱来研究膜蛋白。

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