Формирование, ограничение и наблюдение за активной нематитикой на основе микротрубочек

Активная нематика стала захватывающей темой исследования, которая расширяет области нелинейной динамики и жидких кристаллов. Существуют сложные флюиды, которые демонстрируют смертные топологические дефекты и хаотическую динамику. В литературе есть много недавних теоретических исследований, посвященных ограниченной активной нематице.

Тем не менее, экспериментаторам было сложно ограничить материал микромасштабной геометрией. Наша техника делает экспериментальную установку более простой, чтобы новые группы могли войти в поле и попробовать эти захватывающие материалы. Методы могут быть применены к другим системам активной материи EQUIS, например, для формирования фазы, состоящей из эффектов, и по мере развития более активных фаз в будущем экспериментаторам необходимо выяснить способы ограничения материала с использованием аналогичной нематики.

Демонстрировать процедуру будут Дерек Хаммар и Фереште Мемарян, аспиранты моей лаборатории. Для приготовления гидрофильных покровных слипов с акриламидным покрытием начинают с тщательной очистки крышки мыльной водой, этанолом и 0,1 молярным гидроксидом натрия с чередующимися ополаскивателями с использованием нано чистой воды. После промывки покрытия крышка скользит раствором силана, состоящим из 100 миллилитров этанола, одного миллилитра аскетической кислоты и 500 микролитров триметоксисилилпропилметакрилата а в течение 15 минут.

Затем смойте нано чистой водой. Готовят акриламидный раствор из 95 миллилитров наночистой воды и пяти миллилитров 40 весового процента акриламида. Затем дегазировать раствор в течение 30 минут в вакуумной печи, добавить 0,07 г аммония на сульфит и 35 микролитров тетраметилэтилендиамина для конечной концентрации 2,3 миллимоляра.

Налейте раствор акриламида на крышку вверх и высиживайте в течение ночи при комнатной температуре. Для приготовления слайдов гидрофобного микроскопа пипетки составляет 100 микролитров водоотталкивающего раствора на предметном стекле стеклянного микроскопа. Затем поместите сверху еще одну чистую стеклянную горку.

Это обеспечивает равномерное покрытие водоотталкивающего раствора на поверхности, где он находится в течение двух минут. Удалите второй стеклянный слайд и тщательно промойте первый слайд наночистой водой. Затем высушите газообразным азотом.

Приготовьте смесь инженерного масла, которая включает в себя 1,8% фторсо-поверхностно-активного вещества. Соберите стеклянную горку и крышку с помощью двухсторонних клеевых распорок длиной 40 микрометров. Поместите распорки на расстоянии 1,5 миллиметра друг от друга на слайде гидрофобного микроскопа.

Затем поместите крышку с акриламидным покрытием поверх распорок обработанной стороной вниз, чтобы прилипнуть. После того, как проточная ячейка была построена, сразу же пипетка масляной смеси в проточную ячейку, заполняющую замкнутое пространство с помощью пипетки в отдельном флаконе, аккуратно смешайте шесть микролитров активного материала с 3,73 микролитрами смеси. Один микролитр раствора микротрубочек 0,6 микролитра раствора АТФ и 0,67 микролитра М двух В буферной пипетки шесть микролитров свежеперемешанного активного материала в один открытый конец проточной ячейки.

Некоторое количество масла будет вытеснено водным раствором при его введении в канал. Это можно сделать на противоположном конце проточного канала с помощью небольшого кусочка папиросной бумаги. После заполнения запечатайте обе стороны проточной ячейки эпоксидным клеем, который затвердевает при воздействии ультрафиолетового излучения в течение 20 секунд.

Ограничить активный слой между двумя допустимыми жидкостями в квази-2D-слой. Поместите проточную ячейку в центрифугу с качающимся ковшом с водной фазой сверху и более плотным масляным слоем под центрифугой при 212 G в течение 10 минут. После завершения этого этапа проточную клетку можно отвести в эпифлуоресцентный микроскоп для визуализации с объективом с увеличением 10 x или 20 x.

Во-первых, спроектируйте мастер-форму для PDMS. Это может быть достигнуто путем 3D-печати столбов на подложке. После 3D-печати смоляной формы очистите ее изопропанолом, а затем отвержьте форму под ультрафиолетовой лампой в течение 45 минут и в духовке при 120 градусах Цельсия в течение двух часов, приготовьте поликрасительный метилциан с использованием эластомера и эластомерной основы.

Смешайте два компонента в соотношении 1 к 10 с помощью металлического шпателя. Чтобы удалить эти пузырьки, поместите смесь под вакуум для дегазации в течение одного часа, после чего неотвержденная PDMS должна казаться прозрачной. Вылейте PDMS в подходящую форму и оставьте на ночь, чтобы вылечить при 60 градусах Цельсия.

Для приготовления гидрофильной поверхности PDMS очистите PDMS в течение 10 минут как этанолом, так и изопропанолом, затем тщательно промойте деионизированной водой три раза и высушите. Используйте плазменный очиститель в течение пяти минут, чтобы очистить сухую отвержденную PDMS. Это делает поверхность более гидрофильной.

Затем подготовьте силановый раствор и погрузите подложку в этот раствор на 15 минут, чтобы подготовить акриламидное покрытие, тщательно промойте подложку деионизированной водой и погрузите в раствор акриламида. Когда поверхность будет готова к использованию, промойте ее деионизированной водой и высушите азотом для немедленного использования. Прикрепите PDMS к стеклянному слайду с эпоксидным клеем, нанесите один микролитр активной смеси на подложку PDMs и немедленно добавьте силиконовое масло поверх активной сетевой капли.

Активная сеть переместится в колодец. Этот процесс занимает до 60 минут. Поместите устройство PDMS в центрифугу с качающимся ведром с масляным слоем над слоем воды и вращайте в течение 12 минут при 212 G. После завершения этого шага отнесите материал в микроскоп для записи прогресса материала.

Как это уравновешивает. На репрезентативном изображении изображены короткие микротрубочки одинаковой длины. Отдельные микротрубочки могут быть сложными для изображения из-за их небольшого размера.

Использование высокочувствительной камеры, предназначенной для флуоресцентной микроскопии, лучше всего подходит для этого применения. Хорошо сформированный активный пневматический слой однородный по текстуре без значительных пустот и наличия подвижных топологических дефектов. Обратите внимание, однако, что в дефектных сердечниках могут быть некоторые приемлемые небольшие пустоты.

Правильная обработка поверхности должна иметь гидрофильную или гидрофобную поверхность. С помощью этого метода можно легко обсудить геометрию рулона, а активную структуру можно контролировать, только изменяя физическое удержание.