Stabilnost bioloških tekočin pod natezno obremenitvijo

V številnih bioloških in tehnoloških okoljih se srečujemo z metastabilnimi tekočinami pod znatnimi negativnimi tlaki, kot so litotripsija, sonoporacija, mehanizmi katapultiranja praprotnih spor in v rastlinah. Pri slednjih negativni tlak omogoča transport vode iz tal do listov. Vendar pa je voda pod natezno napetostjo dovzetna na kavitacijo, to je spontano nastajanje praznin in plinskih mehurčkov, ki se lahko razširijo in povzročijo usodno embolijo. Kako točno rastline transportirajo vodo pod negativnim tlakom, ostaja ena največjih ugank današnje biofizike. Izkaže se, da je čista voda sicer izjemno odporna na kavitacijo, vendar so krivci za kavitacijo preostale komponente, ki sestavljajo tovrstne sisteme, zlasti ogljikovodiki. Le-ti predstavljajo najšibkejši člen v stabilnosti vodnih sistemov in postavljajo mejo natezne trdnosti sistema. V tem teoretično zasnovanem raziskovalnem projektu predlagamo študijo tega precej neraziskanega področja vodnih sistemov mehke snovi pod natezno obremenitvijo. Proučiti nameravamo bistvene vidike stabilizacije sistemov pod natezno napetostjo z lipidi, kot se trenutno domneva. Uporabili bomo tehnike simulacije molekularne dinamike, podprte s teoretično analizo. Pred kratkim smo razvili simulacijsko metodo, ki je primerna za preučevanje kavitacije. Raziskava bo obravnavala več vprašanj, povezanih z različnimi tvorbami lipidov. Preučili bomo lipidne prevleke na različnih površinah in njihovo stabilnost proti kavitaciji pri negativnih tlakih. Poleg tega bomo raziskali nastanek lipidno obdanih nanomehurčkov pod negativnim tlakom in analizirali njihovo obstojnost. Rezultati ne bodo uporabni samo za fiziko mehke snovi in ​​botaniko, ampak tudi za številne druge discipline, kot so znanost o materialih, fluidiko in strojništvo.