Kollektiv harakat - Collective motion

Kollektiv harakat spontan deb ta'riflanadi paydo bo'lishi ko'pchiligidan iborat tizimda tartibli harakatlanish o'ziyurar vositalar. Buni kundalik hayotda kuzatish mumkin, masalan qushlar podasi, baliq maktablari, hayvonlar podalari, shuningdek, olomon va avtomobil transportida. U shuningdek mikroskopik darajada paydo bo'ladi: bakteriyalar koloniyalarida, harakatlanish tahlillari va sun'iy o'ziyurar zarralar.[1][2][3] Ilmiy jamoatchilik buni tushunishga harakat qilmoqda universallik ushbu hodisaning. Xususan, u intensiv ravishda tekshirilmoqda statistik fizika va sohasida faol moddalar. Hayvonlar ustida tajribalar,[4] biologik va sintezlangan o'ziyurar zarralar, simulyatsiyalar[5] va nazariyalar[6][7] ushbu hodisalarni o'rganish uchun parallel ravishda o'tkaziladi. Bunday xatti-harakatni tavsiflovchi eng taniqli modellardan biri Vicek modeli tomonidan kiritilgan Tamas Vikes va boshq. 1995 yilda.[8]

O'ziyurar zarralarning kollektiv harakati[9]

Xuddi tabiatdagi biologik tizimlar singari o'ziyurar zarralar tashqi gradyanlarga javob berish va jamoaviy xatti-harakatlarni ko'rsatish. Mikromotorlar yoki nanomotorlar o'z-o'zidan ishlab chiqarilgan gradyanlar bilan o'zaro aloqada bo'lib, maktabda o'qish va chetlatish xatti-harakatlarini namoyish qilishi mumkin.[10] Masalan, Ibele, va boshq. kumush xlorli mikromotorlarning ultrabinafsha nurlari mavjudligida bir-biri bilan yuqori konsentratsiyalarda ta'sir o'tkazishini va maktablarni tashkil etishini namoyish etdi.[11] Shunga o'xshash xatti-harakatlarni titaniumdioksidli mikropartikullar bilan ham kuzatish mumkin.[12] Kumush ortofosfat mikropartikulalari ammiak, vodorod peroksid va ultrabinafsha nurlariga javoban maktabda o'qish va chetlatish xatti-harakatlari o'rtasida o'tishni namoyish etadi.[13][14] Ushbu xatti-harakatlar NOR eshiklarini loyihalash uchun ishlatilishi mumkin, chunki ikki xil stimulning (ammiak va ultrabinafsha nurlarining) turli xil birikmalari turli xil natijalarni keltirib chiqaradi. Maktabda o'qish va chetlatish xatti-harakatlari orasidagi tebranishlar vodorod peroksid konsentratsiyasining o'zgarishi bilan ham sozlanishi.

Mikromotorlar va nanomotorlar ham imtiyozli ravishda tashqi qo'llaniladigan kimyoviy gradyan yo'nalishi bo'yicha harakatlanishi mumkin, bu hodisa kemotaksis. Vodorod peroksid manbasiga qarab tarqaladigan o'ziyurar Au-Pt nanorodlarida kimyoviy gradientga joylashtirilganida xemotaksis kuzatilgan.[15] Grubbs katalizatori bilan biriktirilgan kremniy mikropartikulalari ham yuqori monomer konsentrasiyalariga qarab harakatlanadi.[16] Fermentlar ham o'zini tutishadi nanomotorlar va ferment xemotaksis deb ataladigan yuqori substrat kontsentratsiyasi bo'lgan hududlarga ko'chib o'tish.[17][18] Fermentlardan biri qiziqarli foydalanish nanomotor ximotaksis - bu mikrofluidik kanallarda faol va faol bo'lmagan fermentlarni ajratish.[19] Boshqasi - razvedka metabolon glikoliz kaskadining birinchi to'rt fermenti: geksokinaza, fosfoglukoz izomeraza, fosfofruktokinaza va aldolaza fermentlarining muvofiqlashtirilgan harakatini o'rganish orqali hosil bo'lish.[20][21] Yaqinda fermentlar bilan qoplangan zarrachalar mikrofluidik kanallardagi reaktivlarning gradyanlarida o'xshash harakatlarni ko'rsatdi.[22] Umuman olganda, biologik va sintezlangan xemotaksis o'ziyurar zarralar mikroskobelda harakatlanish yo'nalishini ta'minlaydi va dori yuborish, sezish, laboratoriya-chip qurilmalar va boshqa dasturlar.[23]

Shuningdek qarang

Izohlar

  1. ^ Palacci, Jeremie; Sakanna, Stefano; Shtaynberg, Asher Preska; Pine, Devid J.; Chaykin, Pol M. (2013). "Yorug'lik bilan faollashtirilgan kolloid sörfçülarning tirik kristallari". Ilm-fan. 339 (6122): 936–940. Bibcode:2013 yil ... 339..936P. doi:10.1126 / science.1230020. PMID  23371555. S2CID  1974474.
  2. ^ Theurkauff, I .; Kottin-Bizonne, K.; Palacci, J .; Ybert, C .; Bocquet, L. (2012). "Kimyoviy signalizatsiya bilan faol kolloid suspenziyalarda dinamik klasterlash". Jismoniy tekshiruv xatlari. 108 (26): 268303. arXiv:1202.6264. Bibcode:2012PhRvL.108z8303T. doi:10.1103 / physrevlett.108.268303. PMID  23005020. S2CID  4890068.
  3. ^ Buttinoni, I .; Bialke, J .; Kümmel, F .; Lyven, H .; Bechinger, C .; Speck, T. (2013). "O'ziyurar kolloid zarrachalarning suspenziyalarida dinamik klasterlash va fazalarni ajratish". Jismoniy tekshiruv xatlari. 110 (23): 238301. arXiv:1305.4185. Bibcode:2013PhRvL.110w8301B. doi:10.1103 / physrevlett.110.238301. PMID  25167534. S2CID  17127522.
  4. ^ Feder, Toni (2007). "Statistik fizika qushlar uchun". Bugungi kunda fizika. 60 (10): 28–30. Bibcode:2007PhT .... 60j..28F. doi:10.1063/1.2800090.
  5. ^ Gregoire, Giyom; Chaté, Hyuges (2004-01-15). "Kollektiv va yaxlit harakatlarning boshlanishi". Jismoniy tekshiruv xatlari. 92 (2): 025702. arXiv:cond-mat / 0401208. Bibcode:2004PhRvL..92b5702G. doi:10.1103 / PhysRevLett.92.025702. PMID  14753946. S2CID  37159324.
  6. ^ Toner, Jon; Tu, Yuhay (1995-12-04). "Ikki o'lchovli dinamik $ mathrm {XY} $ modeli bo'yicha uzoq masofali tartib: qushlar qanday uchishadi". Jismoniy tekshiruv xatlari. 75 (23): 4326–4329. Bibcode:1995PhRvL..75.4326T. doi:10.1103 / PhysRevLett.75.4326. PMID  10059876.
  7. ^ Chate, H .; Jinelli, F .; Gregoire, G.; Peruani, F .; Raynaud, F. (2008-07-11). "Kollektiv harakatni modellashtirish: Vicek modelidagi o'zgarishlar". Evropa jismoniy jurnali B. 64 (3–4): 451–456. Bibcode:2008 yil EPJB ... 64..451C. doi:10.1140 / epjb / e2008-00275-9. ISSN  1434-6028. S2CID  49363896.
  8. ^ Vikeks, T .; Czirok, A .; Ben-Jeykob, E .; Koen, I .; Shochet, O. (1995). "O'z-o'zini boshqaradigan zarralar tizimidagi fazali o'tishning yangi turi". Jismoniy tekshiruv xatlari. 75 (6): 1226–1229. arXiv:kond-mat / 0611743. Bibcode:1995PhRvL..75.1226V. doi:10.1103 / PhysRevLett.75.1226. PMID  10060237. S2CID  15918052.
  9. ^ Altemose, A; Sen, A. (2018). Atrof-muhit sharoitlariga javoban sun'iy mikrosimmerlarning jamoaviy harakati. Qirollik kimyo jamiyati. 250-283 betlar. ISBN  9781788011662.
  10. ^ Vang, V.; Duan, V.; Ahmed, S .; Mallouk, T .; Sen, A. (2013). "Kichik quvvat: o'z-o'zidan ishlab chiqarilgan gradiyanlar tomonidan harakatga keltiriladigan avtonom nano- va mikromotorlar". NanoToday. 8 (5): 531. doi:10.1016 / j.nantod.2013.08.009.
  11. ^ Ibele M.; Mallouk, T .; Sen, A. (2009). "Suvdagi engil quvvatli avtonom mikromotorlarning maktabdagi harakati". Angewandte Chemie International Edition. 48 (18): 3308–12. doi:10.1002 / anie.200804704. PMID  19338004.
  12. ^ Xong Y.; Diaz, M.; Kordova-Figueroa, U.; Sen, A. (2010). "Yengil boshqariladigan titanium, dioksid asosli qaytariladigan mikrofiraklar va mikromotor / mikropomp tizimlari". Murakkab funktsional materiallar. 20 (10): 1568. doi:10.1002 / adfm.201000063.
  13. ^ Duan, V.; Liu, R .; Sen, A. (2013). "Turli xil ogohlantirishlarga javoban mikromotorlarning jamoaviy xatti-harakatlari o'rtasida o'tish". Amerika Kimyo Jamiyati jurnali. 135 (4): 1280–3. doi:10.1021 / ja3120357. PMID  23301622.
  14. ^ Altemose, A .; Sanches-Farran, M. A .; Duan, V.; Shults, S .; Borhan, A .; Krespi, V. X.; Sen, A. (2017). "Kolloid birikmalarning kimyoviy boshqariladigan spatiotemporal tebranishlari". Angewandte Chemie International Edition. 56 (27): 7817–7821. doi:10.1002 / anie.201703239. PMID  28493638.
  15. ^ Xong Y.; Blekmann, NMK; Kopp, ND.; Sen, A .; Velegol, D. (2007). "Biologik bo'lmagan kolloid tayoqlarning xemotaksis". Jismoniy tekshiruv xatlari. 99 (17): 178103. Bibcode:2007PhRvL..99q8103H. doi:10.1103 / physrevlett.99.178103. PMID  17995374.
  16. ^ Ravlik, RA.; Sengupta, S .; Makfadden, T .; Chjan, X.; Sen, A. (2011). "Polimerizatsiya bilan ishlaydigan vosita". Angewandte Chemie International Edition. 50 (40): 9374–7. doi:10.1002 / anie.201103565. PMID  21948434.
  17. ^ Sengupta, S .; Dey, KK .; Muddana, XS.; Tabuillot, T .; Ibele M.; Butler, PJ .; Sen, A. (2013). "Nanomotor sifatida ferment molekulalari". Amerika Kimyo Jamiyati jurnali. 135 (4): 1406–14. doi:10.1021 / ja3091615. PMID  23308365.
  18. ^ Mohajerani, Farzad; Chjao, Xi; Somasundar, Ambika; Velegol, Darrel; Sen, Ayusman (2018-10-30). "Fermentlarning xemotaksis nazariyasi: eksperimentlardan modellashtirishgacha". Biokimyo. 57 (43): 6256–6263. arXiv:1809.02530. doi:10.1021 / acs.biochem.8b00801. ISSN  0006-2960. PMID  30251529.
  19. ^ Dey, Krishna Kanti; Das, Sambeeta; Poyton, Metyu F.; Sengupta, Samudra; Butler, Piter J.; Cremer, Pol S.; Sen, Ayusman (2014). "Fermentlarning xemotaktik ajratilishi". ACS Nano. 8 (12): 11941–11949. doi:10.1021 / nn504418u. ISSN  1936-0851. PMID  25243599.
  20. ^ Chjao, Xi; Palacci, Anri; Yadav, Vinita; Spiering, Mishel M.; Gilson, Maykl K.; Butler, Piter J.; Xess, Genri; Benkovich, Stiven J.; Sen, Ayusman (2018). "Fermentlar kaskadidagi substrat bilan boshqariladigan xemotaktik yig'ilish". Tabiat kimyosi. 10 (3): 311–317. Bibcode:2018NatCh..10..311Z. doi:10.1038 / nchem.2905. ISSN  1755-4330. PMID  29461522.
  21. ^ Metabolonlar va Supramolekulyar fermentlar to'plamlari. Akademik matbuot. 2019-02-19. ISBN  9780128170755.
  22. ^ Dey, Krishna K.; Chjao, Xi; Tansi, Benjamin M.; Mendez-Ortis, Vilfredo J.; Kordova-Figueroa, Ubaldo M.; Gulistonlik, Ramin; Sen, Ayusman (2015-11-30). "Fermentlar katalizida ishlaydigan mikromotorlar". Nano xatlar. 15 (12): 8311–8315. Bibcode:2015NanoL..15.8311D. doi:10.1021 / acs.nanolett.5b03935. ISSN  1530-6984. PMID  26587897.
  23. ^ Chjao, Xi; G'ayriyahudiy, Kayla; Mohajerani, Farzad; Sen, Ayusman (2018-10-16). "Fermentlar bilan harakatni kuchaytirish". Kimyoviy tadqiqotlar hisoblari. 51 (10): 2373–2381. doi:10.1021 / hisob qaydnomalari.8b00286. ISSN  0001-4842. PMID  30256612.

Qo'shimcha ma'lumotnomalar

Tashqi havolalar