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Programme de recherche en catastrophiques déformation lancé par l'Université de Chicago

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L'Université de Chicago a reçu 1,8 millions $ de subvention de l'WM Keck Fondation pour lancer un nouveau programme de recherche sur les transformations soudaines et spectaculaires qui se produisent dans les processus où les petits réaménagements de structure entraîner rapide et de grande envergure, les résultats. Il s'agit notamment de l'éclatement de gouttelettes d'éclaboussures d'eau, le brusque mouvement de glissement de terrain et la forme extrême des changements qui se produisent dans une division cellulaire.

L'Université a alloué un financement supplémentaire de 1,2 M $ à l'équipe du projet, qui comprendra Margaret Gardel, Professeur Assistant en Physique; Heinrich Jaeger, professeur de physique; Sidney Nagel, Stein-Freiler Distinguished Service Professor in Physics et Wendy Zhang, professeur adjoint En physique.

Ensemble, ils analyseront différents aspects de la catastrophe de déformation, une classe de ce que les physiciens appellent «loin-de-équilibre de comportement." Ce type de comportement physique, disent-ils, est l'un des plus importants mais aussi moins bien compris les questions de la physique, en science des matériaux et de la biologie.

Un élément majeur de la recherche sera d'évaluer les phénomènes de brouillage, de la mémoire et des singularités comme un moyen de mieux comprendre les déformations catastrophiques.

«La physique a découvert au cours de nombreuses années de recherche qu'il existe au moins trois catégories qui donnent un comportement unifié à l'intérieur de chaque catégorie: liquides, gazeux ou solides," a déclaré Jaeger. "Quel est excitant pour nous, cette question est maintenant de savoir si oui ou non il ya aussi de nouvelles catégories universelles au-delà de ces trois catégories établies. Et l'une de celles-ci est une configuration qui n'est ni assez solides ni assez liquide. C'est ce que nous pourrions appeler 'coincé "."

Mémoire, dans le sens physique, renvoie la question de savoir si le récent mouvement d'une molécule est connecté à ce qu'elle va faire ensuite. Constant collisions entre les molécules contenues dans des gaz, des liquides et des solides dans leurs états normaux rompre une telle connexion. Mais la mémoire mise en jeu que dans les matériaux, y compris le verre à vitres ordinaires, qui forment miroitant Etats.

"Une des choses remarquables que les gens voient dans les systèmes vitreux est que, souvent, elles semblent avoir une mémoire," a dit Zhang. «Il ya une différence entre la façon dont le matériau se comporte tout simplement si vous refroidir versus vous refroidir, réchauffer et refroidir à nouveau. Il semble à retenir ce que vous avez fait pour lui, et nous ne sommes pas tout à fait sûr de savoir."

Avec de brouillage et de la mémoire, aussi pouvez contrôler singularités de la dynamique, de la forme et l'évolution globale de la déformation des processus catastrophiques. Où se produisent en même temps des singularités, des scientifiques rencontrent de grandes difficultés dans l'utilisation des équations pour décrire le comportement des mouvements fluides.

"Les équations régissant ces horribles sont inexcusable", dit Nagel. Et pourtant, ils gouvernent le comportement des fluides de la Terre, des gaz dans l'espace et peut-être même la dynamique interne de l'atome. «C'est ce genre d'équations qui régissent la texture et la forme de notre vie», at-il dit.

Les chercheurs ont demandé 1 million de dollars le financement total à mettre au point des instruments qui permettront de faire progresser les capacités actuelles de l'imagerie ultrarapide. Ils développeront une grande vitesse d'imagerie appareils utilisant les rayons X produits à l'Advanced Photon Source à l'Argonne National Laboratory à l'étude des matériaux granulaires.

L'équipe a également combinera la technologie nouvelle caméra avec un microscope confocal, un instrument pour la production améliorée des images dans un étroit champ de vision. L'installation permettra à l'équipe de Chicago de prendre des images à la quasi vidéo taux d'environ 30 images par seconde, ce qui est essentiel pour l'étude des propriétés et la dynamique des protéines et des cellules. Le précédent state-of-the-art de la microscopie confocale limitée de l'image à environ un taux de trame à chaque seconde.

«Différentes échéances vous dire différentes choses sur le comportement des matériaux», dit Gardel. Silly Putty, par exemple, va sortir comme un solide lorsqu'il claqué contre une table. Mais quand peu à peu fragmenté, il se déforme comme un liquide. Les scientifiques d'observer le même type de comportement dans le cystoskeleton, qui fournit un soutien structurel pour les cellules. Précise nouvelles mesures peuvent donner une meilleure compréhension de la structure du cytosquelette réarrangements.

«Au long des échéanciers, il ya flux, il ya des remaniements structurels qui se produisent. Mais ensuite, au plus vite les délais, vous êtes en mesure de voir ses plus solides propriétés similaires à celles du" Gardel dit. "En regardant la dynamique de ces courts délais, vous pouvez extraire des informations sur la façon dont le cytosquelette est rigide."

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Article adapté par Medical News Today de l'original du communiqué de presse.
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Source: Steve Koppes
Université de Chicago

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