前瞻经济学人 看懂未来新十年

打开APP

西安交大物理试验班毕业生一作论文登上《自然》,有望推动非平衡物理的发展

Evelyn Zhang

活性物质,由通过消耗能量产生机械功的单位组成。例子包括生命系统,由分子马达驱动的生物聚合物和合成自推进粒子的悬浮液。近年来研究人员的一个中心目标是,理解和控制活动装配体在空间和时间上的自组织。

大多数主动系统要么表现出空间秩序,这是由协调空间结构和主动主体运动的相互作用所介导的;要么表现出个体振荡动力学的时间同步。

2

而同时控制空间和时间组织,则往往更具挑战性,通常需要复杂的交互作用,如反应-扩散层次或基因工程细胞电路。

近日,由香港中文大学、加州大学和哈佛大学的物理学者组成的团队,报道了一种同时控制细菌活性物质时空自组织的简单技术。

基于这一技术,材料的粘弹性可以控制活性流体在空间和时间上的自组织。研究成果在线发表在科学期刊《自然》(Nature)上,香港中文大学吴艺林教授为论文通讯作者,西安交通大学物理试验班2014届毕业生刘松为文章第一作者。

他们限制大肠杆菌细胞密集的活性悬浮液,并通过添加纯化的基因组DNA来操纵单个宏观参数——即悬浮液的粘弹性。这揭示了自我驱动的空间和时间组织的形式。

研究人员们通过将他们的实验与活性物质模型相结合,用活性强迫和粘弹性应力松弛之间的相互作用来解释这种行为。通过加入聚合物来提升细菌运动在空间上的长程关联,该研究中出现的巨型涡旋在空间尺度上可达近千倍细菌尺度。

上述发现,为细菌在复杂流体中的运动行为的影响提供了见解,这可能是健康和生态学相关研究的兴趣所在,并通过实验证明,流变性能被利用来控制活性物质流动。相关结果将促进非平衡物理的发展。

此次成果发表后,论文一作刘松也吸引了不少关注。据悉,刘松2010年从湖北省荆州中学考入西安交通大学,进入物理试验班学习。2012年,刘松代表物理系参加全国大学生物理实验竞赛,获得三等奖。2014年秋季,其赴香港中文大学物理系攻读博士学位。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:https://www.nature.com/articles/s41586-020-03168-6


阅读全文
打开APP,享受沉浸式阅读体验

提问研究员

一键提问研究员,零距离互动交流

我要提问
1

App数据库能为你做什么?

看看用户怎么说

2

App问答能为你做什么?

看看用户怎么说

3

App报告能为你做什么?

看看用户怎么说

4

App文章能为你做什么?

看看用户怎么说

相关阅读