固定的研究工具推動了快速移動的流體，以通過中子進行研究。
孩子們喜歡喝飲料的loop稻稻草與尖端科學有什麼共同點？在美國國家標準技術學院（NIST）上問瑞安·墨菲（Ryan Murphy）和他的同事，該團隊在極端條件下考慮了一種創造性的探索液體的創造性方式。
該團隊發明了一種設備，該設備可以以狹窄的管子的速度將液體推向鄉間州際公路的速度 - 每小時約110公里（68英里）。這聽起來可能不會太快地與公路販子那樣快，但是管子的內徑通常為100微米 - 大約是人頭髮的厚度。擴大規模，這就像一列火車穿過地鐵隧道，比火箭爆炸到軌道的速度快100倍。
為了加上樂趣，儀表長的管像彈簧一樣盤繞，因此在三厘米寬的環路後，液體會在循環周圍照顧循環，彷彿那種火箭的地鐵是一個盲目的快速過山車，從頭到尾將翻筋斗的速度變成了序曲。
該團隊的設備安裝在NIST中子研究中心（NCNR），即將進行一些認真的科學，並可能對許多行業帶來巨大的回報。簽署使用該設備的公司從製藥商和石油勘探者到化學製造商。所有這些企業都會製造或使用包含納米顆粒等複雜物質的流體，並且公司需要知道流體結構在高壓下被狹窄的通道而被強迫時會發生什麼。
“我們不知道這些液體在極端條件下的結構是什麼。很容易測試它們何時緩慢移動，但是當您在高壓下快速抽出它們時，您想知道他們將要做什麼。”NIST化學工程師Ryan Murphy
這就是所謂的毛細血管真菌的設備要探索的東西。 NCNR會產生中子流，這些中子以較小的方式從復雜分子中反彈，這些分子向稱為小角度中子散射（SANS）檢測器的儀器揭示其結構。設置盤繞的管，使中子束穿過它及其攜帶的流體。管子中的策劃不可能讓液體刺激。它們將快速移動的液體暴露於中子束足以獲得有用的數據。
管子中的條件模仿了那些藥物從針頭或洗髮水中註入的藥物從瓶蓋中噴出的。流體可能只會在短時間內經歷這種條件，但是對於復雜的材料，有時足以影響其流動相關或流變學特性，有時會以重要的方式影響。
墨菲說：“我們不知道這些液體在極端條件下是什麼結構。” “很容易測試它們何時緩慢移動，但是當您在高壓下快速抽出它們時，您想知道他們將要做什麼。”
該設備和一些初步研究的描述顯示了其潛力軟物質作為特色文章。該論文提供了毛細血管變性毛細血管的粘度變化或以高剪切速率的抗性變化的示例。剪切效果顯示為液體沿牆壁迅速流動，這減慢了觸摸它並引起壓力的流體部分。這些效果可能會以很難研究的方式扭曲其成分。
研究小組探索的第一批材料之一是一種相對較新的治療蛋白，稱為單克隆抗體（MABS）。這些mAb分子顯示出治療癌症和自身免疫性疾病的希望，但科學家仍在學習其行為方式。他們中的一些人傾向於在某種原因流動時傾向於集結，這一問題可能會在產品注入患者時會損害該產品。
墨菲說：“我們以很高的速度測量了mAB，該mab應該變形或變性蛋白質，但我們沒有看到這種情況發生。” “我們仍然不確定是什麼原因導致mab隨著時間的流逝會堆積，但是我們排除了針頭中的壓力。因此，我們可以繼續探索其他潛在的原因。”
團隊所看的另一種物質是表面活性劑（肥皂是一個常見的例子），它可以改變皮膚中分泌的油的粘度。它們通常用於洗髮水，但探礦者還將其用於從地下難以到達的地方恢復石油和天然氣。在微觀刻度上，表面活性劑形成了小蠕蟲樣結構，稱為膠束，當您通過管道泵送它們時，它們相互對齊，但是隨著流速的增加，對齊的比對開始分解。
墨菲說：“對齊在我們能夠發現的特定點上達到峰值。” “我們有一些關於發生這種情況的理論，毛細血管變狀正在幫助我們完善它們。”
該設備是由NIST在測量科學計劃中的創新提供了五年的努力的結果，該計劃為NIST研究人員提供了“最具創新性，最高風險和變革性的測量科學思想”的資金。毛細血管變狀將為訪問NCNR進行基於中子的實驗的研究人員提供，包括NSOFT財團的成員。該財團幫助使用中子向美國的工業研究人員提供技術和專業知識，以研究從可生物降解的塑料到復合材料和生物製藥的“軟”材料。
墨菲說：“我們很高興能幫助探索複雜液體的特性。” “將來我們希望找到將設備與X射線和其他類型的光相結合的方法，因此我們可以看到更多的事情納米級。 ”
參考：“毛細血管變狀：以高剪切速率測量複雜流體的流變和納米結構” Ryan P. Murphy，Zachary W. Riedel，Marshall A. Nakatani，Paul F. Salipante，Javen S.Salipante，Javen S. Weston，Steven D. Hudson和Katie M. Weigigandt，M.Weigandt，6月25日，2020年6月25日，2020年6月25日，2020年6月25日，2020年6月，2020年6月，2020年6月，2020年6月，2020年，，20020年6月，軟物質。
二：10.1039/d0sm00941e
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