Невероятные видеоролики впервые переносят нас внутрь центрифуги

Лаборант, ставший научным фотографом, создал камеру, которая позволяет нам заглянуть внутрь черного ящика центрифуги, пока она крутит образцы.

Видео завораживает, и что еще более важно, они показывают нам динамику жидкости с таким уровнем детализации, которого мы никогда раньше не видели.

На данный момент голландский изобретатель Морис Миккерс направил свою камеру на знакомые жидкости, такие как кофе, смузи и острый соус. . Но центрифужная камера может найти применение в самых разных исследовательских целях: от изучения физики и генетики до продуктов питания, очистки сточных вод и многого другого.

Прежде чем заняться научной фотографией, Миккерс работал лаборантом в в Голландском национальном институте общественного здравоохранения и окружающей среды, где он занимался диагностикой паразитов.

Там Миккерс использовал центрифугу бесчисленное количество раз, но то, что происходило внутри машины, оставалось загадкой черного ящика, которая фотограф в нем всегда хотел заглянуть.

«Работая в лаборатории, я просто имел только визуальное представление об образце «до центрифуги» и образце «после центрифуги», — пишет Миккерс. в эссе, опубликованном на Medium.

Он знал, что это за процесс в теории, благодаря научным иллюстрациям и анимации: «Однако живого просмотра процесса разделения я никогда не видел», — объясняет он.

Чтобы запечатлеть это самому, Миккерс возился месяцами, борясь с техническими проблемами, которые возникают, когда вы пытаетесь установить цифровую камеру на машину, вращающуюся так быстро, что она создает силы, в 2500 раз превышающие силу гравитации на поверхности Земли – что из Разумеется, это влияет не только на снимаемый образец, но и на само записывающее оборудование.

Центрифуги работают, вращая жидкости со скоростью, создающей интенсивные центробежные силы. Слои, наиболее удаленные от середины центрифуги, испытывают большую центробежную силу, чем те, что ближе к середине, потому что круг, который они совершают за один оборот, намного больше.

Это по-разному влияет на частицы в жидкости, В зависимости от их плотности компоненты разделяются на аккуратные слои, при этом наиболее плотное вещество вытягивается к самой внешней точке.

Эта технология особенно известна тем, что используется для разделения образца крови на эритроциты. , лейкоциты, тромбоциты и плазма для анализа или донорства.

Он также используется для извлечения ДНК из клеток. Поскольку ДНК имеет более низкую плотность, чем другие компоненты клетки, в центрифуге она поднимается наверх.

Этот, казалось бы, простой метод является фундаментальным практически для всего генетического анализа и исследований, от картирования геномов видов до обнаружения вирусы, паразиты и бактерии в человеческом организме, чтобы точно определить и даже настроить коды, определяющие наши физические характеристики.

Некоторые жидкости, пойманные камерой Миккерса, не разделяются, но демонстрируют интересную динамику жидкости, которая может раньше такого не наблюдалось.

Например, на снимках «до» и «после» нет и намека на завораживающие завитки геля для душа, подвергнутого воздействию силы 2500 g.

Центрифуги даже были интегрированы в науку о продуктах питания: видеоролики Миккерса вызвали интерес у Альваро Мартина, физика-жидкости из Университета Твенте в Нидерландах, который обсуждал отснятый материал в презентации, посвященной кулинарной гидродинамике.

«Кадры с камеры центрифуги удивляют любого специалиста по динамике жидкости из-за количества движения, присутствующего в большинстве видеороликов, далекого от плавного разделения и продолжающегося в течение нескольких минут», — говорит Мартин.

Итак, возможность увидеть, что на самом деле происходит внутри этого крошечного цикла вращения, является довольно важной задачей для исследователей во всех областях – генетике, физике, искусстве и даже очистке сточных вод.

В настоящее время Миккерс сотрудничает с реологом Лоренцо. Ботто из Делфтского технологического университета в Нидерландах над проектом под названием «Sludgecam», в котором исследуется потенциальное применение этой технологии для извлечения ценных ресурсов из осадка сточных вод.

Когда вода удаляется из сточных вод, то, что остается представляет собой отвратительный, вонючий и опасный осадок, который все чаще называют «золотой жилой» питательных веществ и минералов, не говоря уже о синтетических материалах, таких как полимеры.

Проект направлен на создание умной центрифужной камеры, которая поможет операторам станций очистки сточных вод адаптируют способы обработки осадка в зависимости от того, что на самом деле в нем содержится.

«Впервые исследователи могут увидеть, что происходит внутри лабораторной центрифуги во время ее вращения, и это даст много идей, которые можно будет применить не только к очистке сточных вод, но и к другим приложениям, таким как биотехнология и пищевая промышленность», — говорит Ботто.

Мы не можем дождаться, чтобы увидеть больше. р>