박테리아 활성 물질(Active matter)에서 시공간적 배열의 점탄성(Viscoelastic) 제어

활성 물질(Active matter)은 에너지를 소비하여 기계적 힘을 생성하는 단위로 구성되며, 박테리아와 같은 살아있는 생물체 또는 자체 추진 입자(Self-propelled particle)와 같은 합성 물질이 될 수도 있다. Yilin Wu와 연구진들은 E. coli 박테리아의 조밀한 현탁액의 주변 유체에 DNA를 첨가하여 점탄성(Viscoelasticity)을 도입하는 효과를 연구하였다. 이전의 연구에서는 저농도의 DNA 첨가 시 유한 크기(Finite size)의 일시적인 소용돌이 형태의 난류(Turbulence)가 생성된다는 것이 확인되었다. 이 연구에서는 DNA의 임계 농도를 넘어서 전체 현탁액이 하나의 거대한 소용돌이로 회전하기 시작한다는 것을 보여주었다. 또한, DNA 농도가 더 증가하면 소용돌이는 주기적인 카이랄성(Chirality) 전환과 함께 진동 상태를 나타내며, 주기는 DNA 농도에 따라 변화될 수 있다. 저자들은 수치 모델(Numerical model)을 개발하고 능동적인 힘과 점탄성 응력 완화 간의 상호작용 측면에서 이러한 작용을 설명하였다. 본 연구는 활성 물질의 시공간적 제어를 위한 새로운 방향성을 제시하며, 저자들은 이것이 실현 가능할 뿐만 아니라, 많은 연구자들의 관심을 유발할 수 있을 것이라고 주장하였다.