研究人员开发球形胶体粒子用于旋转动力学的可视化欧洲杯猜球平台

胶体——由一种物质组成、分散在另一种物质中的粒欧洲杯猜球平台子混合物——突然出现在日常生活的许多领域,包括化妆品、食品和染料,并在我们体内形成重要的系统。

因此,理解胶体的行为具有广泛的意义,但研究球形粒子的旋转一直具有挑战性。欧洲杯猜球平台现在,包括来自东京大学工业科学研究所的研究人员在内的一个国际团队已经创造出了带有偏离中心核心或“眼睛”的粒子,可以用显微镜进行跟踪。欧洲杯猜球平台欧洲杯线上买球他们的研究结果发表在物理评论X

悬欧洲杯猜球平台浮在液体中的粒子由于布朗运动从一个地方移动到另一个地方,这可以很容易地用显微镜检测到。然而,这些粒子也会旋转,这就很难欧洲杯猜球平台看出它们是否是球形的。

研究人员通过制造相同材料的两种不同颜色的粒子克服了这一问题。欧洲杯猜球平台核心球——他们称之为眼——位于粒子表面的偏离中心的位置。它提供了一个可以在显微镜下跟踪的点,以确定粒子旋转时方向的变化。

“胶体粒子的旋转告诉我们周围的流体力学——悬浮液体的运动——和接触力,如摩擦。然而,为了获得高密度悬浮的全貌,必须同时跟踪所有的粒子,”欧洲杯猜球平台研究通讯作者Hajime Tanaka教授解释道。“除了提供一个跟踪时间的点,我们的粒子的密度和折射率可以匹配,这样就可以获得必要的3D图像。”欧洲杯猜球平台

通过追踪形成胶体晶体的带电粒子的稠密悬浮体,发现相邻球体的旋转是耦合的,并向相反的方向欧洲杯猜球平台移动,就像啮合的齿轮。

此外,在不带电荷粒子的体系中,局部结晶度(即周围环境的有序度)与旋转扩散率之欧洲杯猜球平台间存在一定的关系,旋转扩散率描述了取向恢复平衡的过程。

研究人员还观察到相互接触的粒子之间的“粘滑”旋转运动,其中一个较大的相邻粒子可以通过摩擦阻止粒子的运动。欧洲杯猜球平台

“我们的系统为高密度胶体中的流体动力和摩擦耦合提供了急需的见解,其他通讯作者Roel Dullens教授说。“我们希望我们的发现对涉及胶体的工业过程的设计,以及对生物过程的理解有重大影响。”

这篇文章,球形胶体致密悬浮液中流体动力和摩擦耦合的颗粒级可视化,发表于物理评论X在DOI: 10.1103 / PhysRevX.11.021056。

来源:https://www.iis.u-tokyo.ac.jp/en/

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