리서치 하이라이트

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

Nature 590, 7844

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.