NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/nieuws/2005/11/25/vloeibaar-kristallijne-polymeren-en-langgerekte-virussen-tuimelen-als-de-peddel-van-een-kajakvaarder/

Geprint op :
25 september 2017
15:30:10

Een langgerekte staaf in een vloeistof tussen twee platen waarvan de bovenste met een zekere snelheid ten opzichte van de onderste beweegt, gaat een tuimelende beweging maken als hij aanvankelijk niet precies in de stromingsrichting georiënteerd was. De duur van één tuimelende beweging hangt dan af van de verhouding tussen lengte en doorsnede van de staaf (de zogeheten aspect-ratio) en het snelheidsverschil tussen de platen (beschreven als de afschuifstroming). Als er nu heel veel staafjes zijn, dan hebben de afzonderlijke staafjes niet meer de ruimte om onafhankelijk van elkaar te tuimelen. Al snel verandert het tuimelen in synchroon peddelen, omdat de staven elkaar dan minder hinderen. Ze klappen allemaal in één keer om. Neemt de afschuifsnelheid toe, dan gaat het peddelen eerst over in waggelen en ten slotte raken alle staafjes min of meer georiënteerd in de bewegingsrichting. Er is nog één andere variant op de beweging van de staafjes mogelijk: ze bewegen collectief, wentelend om hun lange as, zoals boomstammen op een rivier dat doen.

Technisch was het tot op heden niet mogelijk om dit proces goed te simuleren. Yu-Guo Tao (FOM), Wouter den Otter (Universiteit Twente) en Wim Briels (FOM), allen verbonden aan de vakgroep Computational Dispersion Rheology van de Universiteit Twente, zijn daar als eersten in geslaagd. Ze hebben een simulatiemodel gemaakt waarmee ze de bekende Brownse beweging van deeltjes simuleren. Nieuw in dit model is dat de onderzoekers uitgaan van botsende staafjes en niet, zoals traditioneel in dit soort simulaties, gebruik maken van de afstotende krachten tussen de staafjes. De simulatieresultaten zoals hier beschreven bevestigen de theoretische voorspellingen in grote lijn en komen goed overeen met experimentele waarnemingen aan de tuimeltijden van het fd-virus. Dit virus, dat sommige varianten van de E. coli-bacterie besmet maar voor de mens ongevaarlijk is, heeft een lengte van 880 nanometer en een doorsnede van 6,6 nanometer. Daarmee is het een typische langgerekte staaf, zoals die dus ook in natuurlijke systemen voorkomt.

Van de simulaties hebben de onderzoekers ook twee filmpjes gemaakt. Deze zijn te bekijken vanaf de website van de Twentse onderzoeksgroep.

Meer informatie bij prof.dr. Wim Briels, telefoon: (053) 489 38 05.