很少有工程师能在太空中进行实验。但是利哈伊大学现在有三个人将会这样做。
来自LeHi'P.C.罗辛工程与应用科学学院的多学科三部曲最近从国家科学基金会（NSF）和空间科学促进中心（CASIs）获得了400000美元。该团队由化学和生物分子工程教亚博老虎机网登录授詹姆斯·吉尔克里斯特（James Gilchrist）领导，包括生物工程和材料科学与工程教授程宣宏（Xuanhong Cheng）和化学和生物分子工程副教授凯利·舒尔茨（Kelly Schultz）他们的实验将在国际空间站（ISS）上进行，预计在未来一到两年内发射。亚博网站下载
热泳是一种温度梯度导致粒子迁移的现象。yabo214
它被用来分离样本中的分子，还可以用来检测体液或空气中是否存在疾病。
“如果你把一堆粒子放入水中，将其中一边加热，这些yabo214粒子通常会向较冷的一边迁移，”舒尔茨说。"例如，对于一种病毒，你永远不知道该病原体在样本中的浓度。样本本身通常很小。因此，能够在样本上设置温度梯度，让所有病毒粒子集中在一侧，就可以将它们取出并进行测试。但我们不知道为什么温度梯度会影响这些病毒颗粒。”yabo214
所以从本质上说，研究人员已经使用热泳几十年了，但还没有清楚地了解它是如何工作的。“这是一个老问题，”吉尔吉斯说。研究液体中的热泳现象，与研究空气中的热泳现象相反，是一件复杂的事情。他说，这些粒子具有与流体相互作用的带电表面，流体可以屏蔽这些相互作用。yabo214
这是吉尔克里斯特想解决的问题。他回顾了文献，发现除了气体或简单流体(如水)中的粒子外，几乎没有其他粒子。yabo214他想知道它们在复杂流体中是如何表现的——复杂流体的微观结构不仅仅是分子本身。他对“活跃的游泳者”的想法很感兴趣，这种粒子本质上推动自己到达温度梯度的冷侧。yabo214这让他想到了表面化学和运输，这是舒尔茨和程各自的专业领域。
“我意识到我们可以追踪粒子的运动，”yabo214他说。“它们可以热运动，但它们也可以抖动，并告诉我们微环境。这让我们知道粒子周围的流体在移动时在做什么。yabo214当其他人在追踪粒子运动的速度，温度，粒子的大小时，我们不仅可以得到这些信息，还可以用粒子来探测它周围的微环境。了解它们的行为将帮助我们了解它们在这些复杂环境中是如何移动的。”
这种理解可以帮助检测像SARS-CoV-2这样的病毒，这是导致COVID-19的病毒。
“说到病毒、病原体、细菌，这些都是粒子。”yabo214Cheng说。“就如何分离我们想要的东西而言，仍然有一个很大的挑战——因为物种越小，分离就越困难。温度场是把它们分开的一种方法因为粒子对它有固有的反应。yabo214根据某些物种的物理特性，这种热梯度对它们施加了一种更强的引力。但要理解这个梯度如何作用于某些粒子，我们需要隔离这些粒子上的所有其他力。”yabo214
其中一种力量被证明是特别强大的：重力。
当你加热或冷却某物时，它的浮力会发生变化，从而导致再循环舒尔茨说。“所以你不会在一边得到这个浓度，因为粒子在不断循环。”yabo214
没过多久，研究小组就弄明白了为什么文献中存在如此大的差距。重力导致了再循环，这使得不可能隔离温度对粒子的影响，因此，真正理解热泳作用背后的机制。重力是很难避免的。yabo214
他们的答案是建议在国际空间站进行实验。
“我看到我们这个领域的其他人获得了这笔拨款，在国际空间站上做实验，”吉尔说。“在实验室里做这些实验真的很复杂，所以我们想，为什么不建议在太空中做这些实验——而这正是我们所做的。”
该团队设计了12个实验，基本上将在一个大约18英寸的立方体“盒子里的实验室”内进行，他们将从地面进行控制。
可以肯定地说，这三位工程师都对这一机会感到欣喜若狂。
“这真的很令人兴奋，因为病毒分离具有非常明显的社会影响，”舒尔茨说。“我们可能是唯一在这个位置上理解这种现象的人，因为它需要把它发射到太空中去。对于从事基础科学研究的人来说，能够解决一些争论，然后基亚博老虎机网登录于这些信息开发新技术，这真的很酷。”
正确的做法也意味着共同努力。如果没有他们共同的专业知识，团队根本无法设计出如此精确的研究。
“我们有非常不同的、非常值得称赞的技能，”Cheng说。吉姆是交通现象方面的专家。他很擅长理论发展。凯利是微流变学和复杂流体方面的专家。我的兴趣更多的是在应用方面。我从没想过，作为一名生物医学工程师，我的研究会和太空有任何联系。这些跨学科的项目不仅为我提供了极好的机会，也给了我很多新的知识和见解。生活中的现象背后总是有更多的科学。”亚博老虎机网登录
来源:https://www1.lehigh.edu/