Tā kā šie peldētāji ir gluži vai lodveida, tad katru peldētāju nosacīti var uzskatīt par parastu bumbiņu. Ja mums ir daudz peldētāju šķīdumā, varam to pieņemt kā suspensiju jeb daudzas bumbiņas šķīdumā. Cilvēki jau ir paspējuši izpētīt kā plūst suspensija, kas sastāv no šķidrās fāzes ar cietām bumbiņām tajā. Tāpēc ir iespējams salīdzināt, vai mikropeldētāji ar savu peldēšanu rada kādu efektu suspensijas īpašībām.
Tad nu mani priekšnieki jau ir apskatījuši gadījumu, kā plūst makroskopiska mikropildētāju suspensija (ar reometriju). Izrādās, ka peldēšana lietas izmaina. Ja skatās uz noslaktētu mikropeldētāju suspensiju (aļģes ir beigtas un nepeld), tad tā uzvedās gluži kā jebkuras citas bumbiņas. Savukārt, peldot, tās pretojas plūsmas virzienam, līdz ar to viskozitāte pieaug, tas ir - šķidrumam plūst ir grūtāk. Kāpēc tā? Ja interesē, tad šobrīdējais skaidrojums ietver mikropeldētāja taisnvirziena kustības sasaisīšanos ar plūšanas izraisīto rotāciju. Tātad - mikroskopiskās īpašības rada makroskopisku efektu. Tāpēc ir vērts, kā saka, palikt šos mikroskopiskos efektus zem lupas. Un tieši tā bija sadaļa, kurā es piedalījos.
Starp citu - šādu mikropeldētāju suspensiju sauc par aktīvo suspensiju. Un aktīvās daļiņas var būt gan dabīgas baktērijas, mikroaļģes, gan mākslīgi peldēdāji (Jānusa daļiņas, utt.). Un pasaulē tādus sīkāk pēta tikai pēdējos gados.
 |
| Mikroreoloģijas pamats |
Tad ko mēs darījām? Princips vienkāršs - izmantot mikroreoloģijas metodes aktīvas suspensijas mērījumiem. Kas ir mikroreoloģija? Tas ir reoloģijas virziens, kurā kā mērierīces tiek izmantoti mikroskopiski objekti, piemēram, māklsīgi radītas mikrolodītes. Kāds ieguvums? Jums vajag ļoti neliela izmēra paraugus, mikrolitru lielumā, kas bieži vien ir ekonomiski pievilcīgi bioloģisku paraugu gadījumā. Un kā tad kaut ko par šķīdumu pēc tam var pateikt? Tur palīgā nāk mīļais Einšteins, kurš ir definējis statistisku likumu, kurš sasaista šķidruma īpašības ar daļiņas kustību (trajektoriju). Tāpēc daļiņai ir jābūt gana mazai, lai tā izjustu Brauna siltumkustību (ja atceraties tādu no skolas laikiem - temperatūrā, kas augstāka par absolūto nulli, molekulas nepārtraukti kustās - nedaudz, bet kustās) vai arī kādu citu kustības ierosinātāju. Tad nu princips ir pavisam vienkāršs - zinot, kas un kā izraisa daļiņas kustību, atliek atrast daļiņas pozīcijas, lai ar nelieliem aprēķiniem varētu noskaidrot šķidruma īpašības.
Un kā to darām eksperimentāli? Ņemam nelielas daļiņas (mūsu gadījumā 2 mikrometrus diametrā, tas ir 5 reizes mazākas kā mikropeldētājus), iejaucam mūsu interesējošajam paraugam, ieliekam mikroskopā un filmējam ar kameru. Tad atliek atpazīt daļiņas centra pozīciju katrā attēlā, izveidojot trajektoriju (particle recognition, tracking) un viens, divi, iegūstam visu informāciju par pētāmo šķidrumu.
Tomēr mūsu aktīvajai suspensijai tas nav tik vienkārši! Kāpēc? To pastāstīšu nākošajā daļā.
P.S. Ceru, ka jūtat, ka katra sadaļa ieiet arvien sīkumainākās lietā. Tāpēc ceru, ka kādam būs interesanti palasīt arī pēdējo daļu.
Nav komentāru:
Ierakstīt komentāru