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Dynamics of Active Suspensions

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Seguire il percorso di particelle attive

Il comportamento collettivo è onnipresente in natura e, nella sua forma naturale, esiste da milioni di anni: i batteri motili ne sono un esempio classico. Una ricerca dell'UE sta seguendo questo tipo di particella mediante nuovi metodi.

Cambiamento climatico e Ambiente

Il movimento dei batteri in sospensioni si definisce colloidi attivi, cruciali nei sistemi naturali come l'intestino. Le ricerche recenti si sono incentrate sulla sintesi di particelle colloidali attive, capaci di autopropulsione. Il progetto ACTIVEDYNAMICS ("Dynamics of active suspensions") ha svolto un'affascinante ricerca sul movimento sia delle particelle attive naturali (batteri), sia di particelle sintetiche. Utilizzando la microscopia dinamica differenziale (che combina semplicemente un microscopio e una videocamera), i ricercatori hanno generato informazioni dinamiche complete sul movimento collettivo di particelle in sospensione. I ricercatori del progetto hanno studiato la dinamica delle sospensioni di batteri come funzione di batteri e concentrazione di sospensione. Innanzitutto, hanno tracciato il movimento di batteri non motili in un bagno di batteri motili in 3D. Per studiare il movimento di batteri in un ambiente polimerico complesso come l'intestino, è stato integrato l'impatto di campi di flusso idrodinamico, creato da batteri natanti. Ne è risultata una descrizione quantitativa dei dati sperimentali. Applicando la metodologia dai batteri natanti, gli scienziati hanno osservato altro strutture viventi motili, come spermatozoi e alghe. Dal punto di vista sintetico, ACTIVEDYNAMICS ha osservato particelle autopropellenti come particelle Janus attive. Avendo superfici con due o più proprietà fisiche distinte, le particelle Janus possono evidenziare un'affinità controllata rispetto alle cellule endoteliali umane, ad esempio. Un'altra applicazione è rappresentata da circostanze in cui siano presenti condizioni anisotropiche influenzate da un campo magnetico. Una notevole proprietà dei colloidi attivi è l'autoassemblaggio dinamico, in cui singoli elementi costruttivi si organizzano in complesse architetture funzionali. Le applicazioni variano da cristalli colloidali e membrane modulabili autoguarenti fino a micronuotatori autoassemblati e robot. Il progetto ACTIVEDYNAMICS è stato accolto con interesse da un'ampia gamma di istituzioni che spaziano dalla scienza accademica alla ricerca industriale.

Parole chiave

Particelle, comportamento collettivo, batteri motili, colloide attivo, intestino, autopropulsione, microscopia dinamica differenziale, polimerico, particella Janus, micronuotatore, robot

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