Brauna kustības izmantošana

Mazas daļiņas, kas suspendētas šķidrumā, pastāvīgi tiek pakļautas sadursmēm ar citām molekulām, izraisot to neregulāru svārstīšanos veidā, kas pazīstams kā Brauna kustība. Parādība, ko pirmo reizi novēroja botāniķis Roberts Brauns 1824. gadā un kuru vēlāk teorētiski aprakstīja Alberts Einšteins, ir visuresoša dabā un ir neizbēgamas siltumenerģijas sekas vidē. Tagad Čikāgas Universitātes bioķīmiķis R. Dīns Astumians apgalvo, ka, pielietojot ārējus spēkus un izmantojot dažādus trikus, mēs varam novirzīt šos citādi nejaušos līkločus un panākt, lai lietas kustētos vairāk vienā virzienā nekā otrādi, tādējādi liekot pamatu potenciāli noderīgām ierīcēm.

Viens izkārtojums sastāvētu no sasvērtas caurules, kurā ir virkne pozitīvu un negatīvu elektrodu, kas piestiprināti vienā pusē, un kurā ir arī šķidrums, kas piepildīts ar negatīvi lādētām daļiņām. Kad elektrība ir ieslēgta, elektriskā pievilcība izraisīs visu daļiņu uzkrāšanos pozitīvajos elektrodos. Kad elektrība ir izslēgta, gravitācija izraisīs lielāko daļu daļiņu dreifēšanas lejup. Bet Brauna kustības dēļ daži reizēm iet kalnā. Ja šīs augšup virzošās daļiņas nonāks garām negatīvajam elektrodam, kas atrodas tikai tikko virs pozitīvā, tad, kad elektrība atkal tiks ieslēgta, tās tiks spiestas augšup uz nākamo pozitīvo elektrodu. Pārējās daļiņas, kas dreifēja lejup, atgriezīsies pozitīvā elektrodā, kur tās sākotnēji bija pulcējušās. Atkārtojot šo procesu, precīzi ieslēdzot un izslēdzot elektrību īstajā laikā, mēs varam radīt neto kustību augšup, skaidro Astumians.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 1997. gada oktobra numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Ja caurulei pievieno lielākas daļiņas, kas sastāv no viena un tā paša materiāla un kurām ir vienāds negatīvais lādiņš, tām ir tendence kustēties lejup vairāk nekā mazākajām daļiņām, jo ​​tās piedzīvo spēcīgāku gravitācijas vilkšanu ar salīdzinoši mazāku berzes pretestību. Ja jūs to darāt pareizi, jūs varat nonākt situācijā, kad lielās daļiņas pārvietojas lejup, bet mazās daļiņas virzās augšup, saka Astumians. Viņš piebilst, ka tas varētu būt ļoti noderīgi, jo pašlaik nav īsti labu veidu, kā daļiņas atdalīt pēc izmēra. Viņš saka, ka neobjektīvā Brauna kustības pieeja varētu būt pamats praktiskām ierīcēm, kas varētu nepārtraukti atdalīt olbaltumvielas vai citas molekulas bioloģiskajā vai ķīmiskajā apstrādē.

Bet pat tad, ja šādi lietojumi neizdodas, pētījumiem vajadzētu vismaz veicināt nejaušas, termiski vadītas kustības, kas pazīstama arī kā termiskais troksnis, jaunu izpratni. Mēs vienmēr esam uzlūkojuši termisko troksni kā kaut ko, no kā atbrīvoties, saka Astumians. Bet tagad mēs izmantojam pretēju pieeju un cenšamies to izmantot konstruktīvi.

paslēpties