Dynamic Permeability in Metastable Droplet Interfacial Bilayers
यह शोधपत्र मेटास्टेबल ड्रॉपलेट इंटरफेशियल बाइलेयर्स में गतिशील पारगम्यता (डायनामिक परमिएबिलिटी) और क्षणिक पोर आकार वितरण को विशिष्ट पोर विकास तंत्रों से जोड़ने वाला एक सैद्धांतिक ढांचा प्रस्तुत करता है, जो ऐसे स्केलिंग संबंध प्रदान करता है जो आकार-चयनात्मक परिवहन प्रयोगों के माध्यम से प्रमुख विकास प्रक्रियाओं और झिल्ली गुणों की पहचान करने में सक्षम बनाते हैं।
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एक ऐसी दुनिया की कल्पना करें जहाँ एक कमरे की दीवारों में नन्हे, अदृश्य दरवाजे प्रकट होते और गायब होते हैं, जो लोगों को उनके माध्यम से गुजरने देते हैं। यह जादू नहीं है; यह झिल्लियों (mem membranes) का विज्ञान है। जीव विज्ञान और रसायन विज्ञान में, झिल्लियाँ एक कोशिका या बुलबुले की त्वचा की तरह होती हैं, जो एक अवरोध के रूप में कार्य करती हैं जो चीजों को अंदर या बाहर रखती हैं। कभी-कभी, इन अवरोधों को विशिष्ट चीजों को गुजरने देने की आवश्यकता होती है, जैसे कि क्लब में आईडी चेक करने वाला एक बाउंसर। वैज्ञानिक इन अवरोधों का अध्ययन करने के लिए लंबे समय से "ड्रॉपलेट इंटरफेशियल बायलेयर्स" (DIBs) का उपयोग करते आए हैं। DIBs को दो पानी की बूंदों के रूप में सोचें, जिनमें से प्रत्येक ने नन्हे साबुन के अणुओं का सूट पहना हुआ है, जो आपस में दबी हुई हैं। जहाँ वे एक-दूसरे को छूती हैं, वहाँ उनके सूट मिलकर एक दोहरी-परत वाली दीवार बना लेते हैं। हालाँकि ये दीवारें यह अध्ययन करने के लिए बेहतरीन हैं कि कोशिकाएं एक-दूसरे से कैसे बात करती हैं, लेकिन इन्हें सीधे देखना कठिन होता है। आप दीवार को तोड़े बिना छिद्र बनते हुए देखने के लिए बस झाँक नहीं सकते। इसलिए, वैज्ञानिक यह पता लगाने का तरीका खोज रहे हैं कि केवल यह देखकर कि क्या चीज़ उनके माध्यम से गुजर रही है, इन दीवारों के अंदर क्या हो रहा है।
यह शोध पत्र इस पहेली को सुलझाने के लिए एक चतुर, रिवर्स-इंजीनियरिंग दृष्टिकोण अपनाता है। झिल्ली में छिद्र (पोर्स) बनने की तस्वीर लेने के बजाय, निवेदिना ए. सरमा और अहमद के. उमर के नेतृत्व में लेखकों ने एक सिद्धांत प्रस्तावित किया है जो दीवार को पार करने वाले कणों की गति और आकार का उपयोग करके यह पता लगाता है कि छेद कैसे बढ़ रहे हैं। वे एक ऐसी स्थिति की कल्पना करते हैं जहाँ एक "डोनर" बूंद अलग-अलग आकार के रंगीन डाई कणों से भरी है, और एक "एक्सेप्टर" बूंद खाली है। जैसे-जैसे समय बीतता है, डाई दीवार के पार चुपके से निकल जाती है। लेखक सुझाव देते हैं कि दीवार स्थिर नहीं है; यह एक "मेटास्टेबल" अवस्था है, जिसका अर्थ है कि यह अपनी सांस रोककर बैठी है, ढहने का इंतज़ार कर रही है। दीवार में छेद शुरू में छोटे होते हैं और समय के साथ बड़े होते जाते हैं, जो एक छलनी की तरह काम करते हैं जो धीरे-धीरे बड़े और बड़े कणों को गुजरने देने के लिए खुलता जाता है।
टीम ने इस प्रक्रिया को ट्रैक करने के लिए एक गणितीय मॉडल विकसित किया। उन्होंने पाया कि छिद्रों के बढ़ने का तरीका उनके बढ़ने के "तंत्र" (मैकेनिज्म) पर निर्भर करता है। उन्होंने तीन संभावनाओं पर ध्यान केंद्रित किया: छिद्रों का अपने छोटे पड़ोसियों को खाकर बड़ा होना (ओस्टवाल्ड राइपनिंग), छिद्रों का आपस में टकराना और विलीन होना (कोलेसेंस), या साबुन के अणुओं का दीवार से बस गिर जाना (डेसॉर्प्शन)। उनका सिद्धांत बताता है कि यदि छिद्र पहले दो तरीकों से बढ़ते हैं, तो एक कण को पार करने में लगने वाला समय कण के आकार पर बहुत अधिक निर्भर करता है। विशेष रूप से, यदि आप कण के आकार को दोगुना करते हैं, तो उसे गुजरने में आठ गुना अधिक समय लग सकता है (एक क्यूबिक संबंध)। हालाँकि, यदि छिद्र इसलिए बढ़ रहे हैं क्योंकि साबुन गिर रहा है (डेसॉर्प्शन), तो दीवार इतनी तेजी से खुल जाती है कि आकार का महत्व बहुत कम रह जाता है।
विभिन्न आकारों के डाई कणों के पार जाने में लगने वाले समय को मापकर, लेखक तर्क देते हैं कि आप सटीक रूप से अनुमान लगा सकते हैं कि छिद्र कैसे बढ़ रहे हैं और यहाँ तक कि झिल्ली के भौतिक गुणों का भी अनुमान लगा सकते हैं। उन्होंने अपने सिद्धांत का परीक्षण सिमुलेशन के साथ किया और पाया कि जो झिल्लियाँ दिनों तक स्थिर रहती हैं, उनके लिए "पड़ोसियों को खाने" या "विलय होने" वाले तंत्र सबसे संभावित अपराधी हैं, जबकि "गिरने वाला" तंत्र उन दीवारों का वर्णन करता है जो बहुत जल्दी ढह जाती हैं। यह शोध पत्र एक सरल प्रयोग का सुझाव देकर समाप्त होता है: अलग-अलग आकार की डाई को बूंद की दीवार को पार करते हुए देखें और उन्हें समय दें। यदि समय का पालन उन विशिष्ट गणितीय पैटर्न का करता है जिनका पूर्वानुमान लगाया गया है, तो वैज्ञानिकों के पास अंततः इन कृत्रिम झिल्लियों के भीतर होने वाले अदृश्य संरचनात्मक परिवर्तनों को "देखने" का एक गैर-आक्रामक तरीका होगा, जो यातायात के प्रवाह को स्वयं सड़क के मानचित्र में बदल देगा।
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