【能做工的DNA 分子马达面世】一项7月20日发表于《自然》的研究https://t.cn/A6au4Zum中,物理学家用DNA链构建了一个分子级马达,并可通过“拧紧”DNA“弹簧”来储存能量。该技术为旨在寻找合成化学和药物递送等领域应用的“DNA折纸术”提供了新技巧。
研究团队成员之一、德国慕尼黑工业大学的生物物理学家Hendrik Dietz指出,这不是第一个以DNA为材料构建的纳米马达,但“肯定是第一个真正能执行可量化机械工作的马达”。
在活细胞中,包括旋转分子马达在内的分子机器随处可见,从细菌鞭毛摆动到产生构成细胞能量储备的ATP分子,都离不开它们。这些分子马达通常为棘轮机构,类似于时钟里的齿轮机构,这使得它们只能朝一个方向旋转。
此外,这些生物机器同活细胞内的其他物质一样进行布朗运动(细胞质中的分子和其他粒子进行的恒定、随机运动),当它们碰撞在一起时,就可以相互传递能量。
Dietz和同事受此启发,想用DNA制造一种可由布朗运动驱动的马达,就像在细胞中那些以蛋白质为材料构成的天然分子马达一样。
他们采用了新的“DNA折纸术”,即将噬菌体的单链DNA环与短链人工合成DNA(可匹配噬菌体基因组中特定位点的碱基序列)混合在一起,短链段与长链结合,使后者折叠成所需的形状。
采用上述方法,Dietz团队用DNA构建了一个三角形的平台,每个平台的中间都有一根“杆子”。他们将上述结构粘贴到玻璃表面,再添加长的DNA旋臂。该旋臂附着在平台上,可以围绕杆旋转。
为了产生棘轮效应,研究人员在平台上设置了凸起,使旋转更加困难。只有布朗运动提供的“碰撞”才能使旋臂克服颠簸并旋转,但通常只能转半圈,而且在没有任何干预的情况下,这种旋转随机进行。
因此,研究小组将两个电极浸入溶液中,并释放交流电。电压的变化改变了DNA旋臂所经历的能量景貌,并通布朗式棘轮机制使其更倾向于朝一个方向旋转。
这就将无源器件变成了真正的马达。显微镜图像表明,在这些条件下,每条旋臂能够平均保持在向同一方向旋转。而具体旋转的方向则取决于三角形底座相对于电极的精确方向。
至此,就其本身而言,这种纳米级马达只不过克服了周围溶液的阻力。为了证明该马达可以做潜在有用的工作,研究人员将另一条DNA链连接到转子上,使其像用于转动机械表齿轮的弹簧一样旋转。这种机制可以帮助纳米机器储存能量或拉动其他机械部件。https://t.cn/A6au4Zud
研究团队成员之一、德国慕尼黑工业大学的生物物理学家Hendrik Dietz指出,这不是第一个以DNA为材料构建的纳米马达,但“肯定是第一个真正能执行可量化机械工作的马达”。
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此外,这些生物机器同活细胞内的其他物质一样进行布朗运动(细胞质中的分子和其他粒子进行的恒定、随机运动),当它们碰撞在一起时,就可以相互传递能量。
Dietz和同事受此启发,想用DNA制造一种可由布朗运动驱动的马达,就像在细胞中那些以蛋白质为材料构成的天然分子马达一样。
他们采用了新的“DNA折纸术”,即将噬菌体的单链DNA环与短链人工合成DNA(可匹配噬菌体基因组中特定位点的碱基序列)混合在一起,短链段与长链结合,使后者折叠成所需的形状。
采用上述方法,Dietz团队用DNA构建了一个三角形的平台,每个平台的中间都有一根“杆子”。他们将上述结构粘贴到玻璃表面,再添加长的DNA旋臂。该旋臂附着在平台上,可以围绕杆旋转。
为了产生棘轮效应,研究人员在平台上设置了凸起,使旋转更加困难。只有布朗运动提供的“碰撞”才能使旋臂克服颠簸并旋转,但通常只能转半圈,而且在没有任何干预的情况下,这种旋转随机进行。
因此,研究小组将两个电极浸入溶液中,并释放交流电。电压的变化改变了DNA旋臂所经历的能量景貌,并通布朗式棘轮机制使其更倾向于朝一个方向旋转。
这就将无源器件变成了真正的马达。显微镜图像表明,在这些条件下,每条旋臂能够平均保持在向同一方向旋转。而具体旋转的方向则取决于三角形底座相对于电极的精确方向。
至此,就其本身而言,这种纳米级马达只不过克服了周围溶液的阻力。为了证明该马达可以做潜在有用的工作,研究人员将另一条DNA链连接到转子上,使其像用于转动机械表齿轮的弹簧一样旋转。这种机制可以帮助纳米机器储存能量或拉动其他机械部件。https://t.cn/A6au4Zud
马尔科夫模型应用
https://t.cn/A6a6WNOa
马尔科夫过程的特性在于未来的演变不依赖于它过去的演变.例如,明天是否会下雨不依赖于昨天是否下雨,这种性质被称作无后效性.
现实中很多问题都可以看作马尔科夫过程,如布朗运动、传染病爆发过程、车站候车人流量等.马尔科夫模型也在网站流量分析、教学质量评估、股票期权等方面得到了广泛的应用.下面给出几个马尔科夫模型适用的典型问题.
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影响聚氨酯橡胶密封制品性能的因素#护线圈批发厂家# https://t.cn/RzFOyMS
聚氨酯橡胶是一种高分子化合物,即高聚物。聚氨酯橡胶的物理机械性能决定其制品的使用质 量;其化学结构组成又决定了其制品的物理机械性 能。因此,在生产过程中,影响聚氨酯橡胶密封制品 化学结构组成的因素,也就是影响制品性能的重要 因素。
在聚氨酯橡胶生产过程中,胶料是一主体原料, 制品的性能在很大程度上取决于胶料的性能。橡胶 随温度的变化会呈现3种物理状态:玻璃态、高弹态 和黏流态。黏流态胶料在外力作用下产生不可逆变 形,即为流动。橡胶的塑炼、混炼、压出成型等操作 都是借助于胶料或通过胶料的流动来实现的。因 此,胶料的流动性是橡胶在整个加工过程中最重要 的基本工艺特性。
低分子液体流动是通过热运动引起的分子流动 来实现的。当分子量达到一定数值,并构成一节节 分子链成为高聚物时,高分子液体流动就只有通过 柔性分子的各个链段的移动来实现了。此时,所有 链段的多次移动(或跃动)的结果导致了整个分子 链的移动,此时的链段即等效于小分子。链段在大 分子中做无规则布朗运动,在外力作用下,这种链段 运动等效于大分子的移动。液体流动会有阻力,液 体内部分子间的内聚力使分子间产生内摩擦,内摩 擦力即液体内部阻碍其相对运动的力,其大小决定 了液体的黏度,内摩擦力大则黏度大,相反则小。液 体黏度小表示容易流动,黏度大则表示不易流动。
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