Yazarlar GW Biyomimetik ve Biyoinspired Mühendislik Merkezi'nden destek ve finansman kabul ediyorlar. George Washington Üniversitesi Biyolojik Bilimler Bölümü'nden Profesör L. Patricia Hernandez'e soruşturmaya ve devam eden işbirliğine ilham verdiği, gümüş sazanın fizyolojisi konusunda biyolojik uzmanlık sağladığı ve mukus örneklerini sağladığı için teşekkür ediyoruz. Öğrencilere, Bay David Palumbo, Bayan Carly Cohen, Bay Isaac Finberg, Bay Dominick Petrosino, Bay Alexis Renderos, Bayan Priscilla Varghese, Bay Carter Tegen ve Bay Raghav Pajjur'a laboratuvardaki yardımları için ve Ta Instruments, New Castle, DE'den Bay Thomas Thomas'a reometrenin eğitimi ve bakımı konusunda destek için teşekkür ederiz. Şekil 5A,C için görüntüler, George Washington Üniversitesi Biyolojik Bilimler Bölümü'nden Profesör L. Patricia Hernandez tarafından gerçekleştirilen bir diseksiyon sırasında çekildi.

1. Çeşitli konsantrasyonlardaki mukus çözeltilerinin hazırlanması
NOT: Bu deney için üç konsantrasyon mukus çözeltisi (sırasıyla 400 mg/mL, 200 mg/mL ve yaklaşık hacimli 100 mg/mL, 1 mL, 1 mL ve 2 mL) hazırlanır.
<ol><li>Mukus kütlesini hesaplamak için, şişelerin ortalama kütlesini (Mile mukus ile ) ölçün; mg) ve mukusssuz (Mşişeleri ; mg). Daha sonra mukus olmadan mukuslu şişelerin kütlesini çıkarın (Mmukus = Mwith-mucus - Mşişeleri ; mg).</li>
	<li>Mukusu deiyonize (DI) su ile üç konsantrasyonda (400, 200, 100, mg/mL) seyreltin.<ol>
<li>Bir mikropipette kullanarak mukusa 0,6 mL DI su ekleyerek mukus çözeltisinin ilk konsantrasyonu olan 400 mg/mL'yi hazırlayın. NOT: Çıkarılan mukusun yaklaşık hacmi 1,4 mL olduğundan, 400 mg/mL çözelti toplam ~ 2 mL hacme sahip olacaktır.</li>
		<li>Mukus çözeltisinin yeterince homojenleştirildiğinden ve herhangi bir mukus partikül aglomerasyonunun hafifletildiklerden emin olmak için 400 mg/mL mukus çözeltisi şişesini bir çalkalayıcıya yerleştirin.</li>
		<li>İlk konsantrasyon mukus çözeltisinin hacminin yarısını bir mikropipette kullanarak yeni bir şişeye çekerek ve yeni şişeye 1 mL DI su ekleyerek mukus çözeltisinin ikinci konsantrasyonu olan 200 mg/mL'yi hazırlayın.</li>
		<li>Mukus çözeltili birinci ve ikinci şişeler için 1.2.2 adımını yineleyin.</li>
		<li>200 mg/mL çözeltisinin hacminin yarısını (1 mL) bir mikropipette kullanarak yeni bir şişeye çekerek mukus çözeltisinin üçüncü konsantrasyonu olan 100 mg/mL'yi hazırlayın ve yeni şişeye DI suyu ekleyin.</li>
		<li>Kendi şişelerindeki üç mukus çözeltisi konsantrasyonu için 1.2.2 adımını tekrarlayın (bkz. Ek Şekil 1).</li>
		<li>Mukus çözeltisi şişelerini, reometre kalibrasyonu ve testi yapılana kadar buzdolabında saklayın.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Bir reometre kullanarak ölçümler ve veri toplama
NOT: Bu protokolde enstrüman kontrolü ve reometre ile veri toplama için kullanılan yazılımlar Malzeme Tablosunda yer almaktadır. Bu yazılım 'reometre enstrüman kontrol yazılımı' olarak adlandırılacaktır.
<ol><li>Reometre aletini ayarlayın ve kalibre edin.<ol>
<li>Basınçlı hava beslemesini reometreye açın ve pnömatik tablanın ve reometrenin bir kabarcık göstergesi kullanılarak seviyelendirildiklerine emin olun. Reometre şaftındaki koruyucu kapağı bükün ve sökme yaparken şaftı hareketsiz tutun.</li>
		<li>Reometredeki manyetik rulmanları etkinleştirmek için reometre ana anahtarlarını açın.</li>
		<li>Reometre kontrol bilgisayarını, içinde bulunan reometre cihazı kontrol yazılımı ile açın ve reometre cihazı kontrol yazılımını başlatın (bkz. Ek Şekil 2).</li>
		<li>Sekmeleri seçerek cihaz kalibrasyonu gerçekleştirin, 'Kalibrasyon | Yazılımpenceresinden Enstrüman ' 'Enstrüman' seçeneğini belirleyin. 'Atalet' altında 'Kalibre 'ye tıklayın. Cihaz atalet kalibrasyon değerini μN.m.s2'ye kaydedin ve kalibrasyon değerlerinin birbirinin% 10'unda olduğundan emin olmak için kalibrasyonu en az 3x tekrarlayın (bkz. Tamamlayıcı Şekil 3).</li>
	</ol></li>
	<li>Reometre geometrisini reometrenin şaftına takın.<ol>
<li>Reometre cihazı kontrol yazılımındaki 'Geometriler' sekmesini tıklatın.</li>
		<li>Koniyi istediğiniz geometriyle (40 mm çapında, 1⭐ 0' 11'' koni) ve Peltier plakasını izopropanol ile temizleyin (bkz. Tablo 1, Malzeme Tablosu, Şekil 1ve Şekil 2). NOT: Peltier Plakası reometreye monte edilir; doğrudan reometreye sabitlenirken izopropanol ile temizlenebilir.</li>
		<li>Peltier plaka fikstürünün görünür toz içermemesini ve gerekirse izopropanol ile temiz olmasını sağlayın. Peltier plakasını reometreye önceden takılmamışsa takın ve ısı emici bağlantılarını bağlayın.</li>
		<li>Koni geometrisine bağlı kilit şaftına reometredeki'Kilit düğmesine'basın. Bu, şaftın konumunu tutuklar, ancak pozisyonda serbestçe dönebilir.</li>
		<li>'AkıllıTakas |'ne tıklayın Geometrinin otomatik olarak algılanmasını sağlamak için reometre cihazı kontrol yazılımı sekmesinde etkindir (bkz. Ek Şekil 4).</li>
		<li>Geometriyi vidalamak için mili reometrenin üzerine çevirin. Yazılım bu aşamada 40 mm çapında, 1⭐ 0' 11'' koni açısı geometrisini algılayacaktır (bkz. Tablo 1 ve Malzeme Tablosu).</li>
		<li>Geometrinin algılanmasını sağlamak için 2.2.5 – 2.2.6 adımlarını yineleyin.</li>
		<li>Reometre cihazı kontrol yazılımının 'Kontrol Paneli' nin altında 'Boşluk' u seçin, 'Seçenekler' simgesine tıklayın ve 'Eksenel Kuvvet' seçeneğini seçin. Eksenel kuvveti '1 Newton' olarak ayarlayın; bu, koni geometrisinin sıfır boşluk başlatma için Peltier plakasına dokunduğundan emin olmaktır (bkz. Tamamlayıcı Şekil 5).</li>
	</ol></li>
	<li>Reometre geometri kalibrasyonunu gerçekleştirin.<ol>
<li>Yazılım penceresinden 'Geometri' sekmesini seçin. 'Atalet' altında 'Kalibre 'ye tıklayın. Geometri atalet kalibrasyon değerini μN.m.s2 olarak kaydedin ve kalibrasyon değerlerinin birbirine%10 oranında olduğundan emin olmak için bunu 2-3 kez tekrarlayın.</li>
		<li>Yazılım penceresinde 'Sürtünme' altında 'Kalibre 'ye tıklayın. Geometri sürtünme kalibrasyon değerini μN.m/(rad/s) olarak kaydedin ve kalibrasyon değerlerinin birbirinin %10'u içinde olduğundan emin olmak için bunu 2-3 kez tekrarlayın (bkz. Ek Şekil 6).</li>
	</ol></li>
	<li>Sıfır boşluk başlatmayı gerçekleştirme NOT: Geometri, referans "sıfır" konumu olmadan ölçüm yapmak için Peltier Plakasının üzerine doğru bir şekilde yükseltilemediğinden, sıfır boşluk başlatma gerçekleştirilir. Ölçüm amacıyla, geometri 24 μm'lik yerleşik geometri boşluğuna ve 28 μm trim boşluğuna sahiptir. Trim boşluğu, geometrinin yüzey alanının dışına dökülebilecek fazla sıvıyı etkili bir şekilde temizlemek için ayarlanır. Bu boşluklar, numune ve reometre kullanılarak verilerin doğru bir şekilde ölçülmesi için zorunludur. 2.4.1 adımı, geometrinin sırasıyla 24 μm ve 28 μm geometri ve trim boşluklarına ulaşmak için sıfır boşluğa ayarlı olduğundan emin olmak için kesinlikle gereklidir.<ol>
<li>Yazılım penceresindeki 'Denetim Masası'ndaki ' Boşluk ' sekmesinin altındaki 'Sıfırboşluk' simgesine tıklayın. Geometrinin yaşadığı eksenel kuvvet, Peltier plakasına dokunduğu için 1 N'den büyük veya buna eşit olduğunda başlatma tamamlanır. Referans konumunun doğru olması için reometre boşluğunun sıfırlanıp sıfırlanıp sıfırlandırılmasından emin olun (bkz. Tamamlayıcı Şekil 7 ve Tamamlayıcı Şekil 8).</li>
		<li>Reometreyi herhangi bir rasgele yüksekliğe yükseltmek için reometre cihazındaki 'Boşluk' sekmesinin altındaki reometre aletindeki ' geometriyükseltme ve al' simgelerindeki ' yukarıve aşağı ok' kontrollerine basın. Reometre cihazındaki kontrol ekranı ve reometre cihazı kontrol yazılımının kontrol paneli (aynı) boşluk yüksekliğini gösterecektir.</li>
	</ol></li>
	<li>Deneysel prosedürü reometre cihazı kontrol yazılımında ayarlayın. 22 °C'de koni-on-Peltier plaka geometrisi kullanarak reolojik özelliklerin karakterizasyonunu gerçekleştirin. NOT: ABD Jeolojik Araştırma web sitesi, 20 Eylül 2018'de, GR mukus deneyleri için kullanılan gümüş sazanın Hart Creek mevkiinde36. Mukus sıcaklığı reolojik özellikleri etkileyebilir. Değerleri nehir sıcaklığına ayarlamanın önemi, mukus özelliklerinin gerçekçi bir şekilde tahmin edilebileceği sıcaklıkla yaklaşık olarak eşleşmektir.<ol>
<li>Reometre cihazı kontrol yazılımında 'Deneyler' sekmesini seçin ve 'Ad', 'Operatör', 'Proje' vb.  (bkz. Ek Şekil 9)</li>
		<li>'Geometri' sekmesini seçin ve bilgilerin 2.2.5 adımlarına uygun olduğundan emin olun. - 2.2.7. (bkz. Ek Şekil 10).</li>
		<li>'Yordam' sekmesini seçin ve '1: Salınım Genliği' yordamını ayarlamış ok tuşlarını kullanın. (bkz. Ek Şekil 11).</li>
		<li>'Çevre Kontrolü' ayarlarını aşağıdaki gibi başlatın: 'Sıcaklık = 22 °C'; 'Soak Time = 120 s' ve 'Wait for Temperature' (bkz. Ek Şekil 11)kutusunu işaretleyin.</li>
		<li>'Test Parametreleri' ayarlarını aşağıdaki gibi başlatın: 'Frekans = 1 Hz'; 'Logaritmik süpürme' ayarlayın; 'Tork = 10 ila 10000 μN.m'; 'On yılda puan = 5' (bkz. Ek Şekil 11).</li>
	</ol></li>
	<li>Bilinen konsantrasyonun mukusunun Doğrusal Viskoelastik Aralığını (LVR) belirlemek için deneyi ayarlayın (100 mg/mL)<ol>
<li>Uygun bir mikropipette ve pipet ucu kullanarak yaklaşık 0,3 mL konsantrasyon mukus çözeltisi 100 mg/mL çekin (bkz. Adım 1.2, Malzeme Tablosu).</li>
		<li>Mukus çözeltisini mikropipette kullanarak Peltier plakasına tanıtın (bkz. Şekil 2).</li>
		<li>Geometriyi Peltier plakasına indirmek için reometredeki'Trim Gap'düğmesine basın. Alternatif olarak, reometre cihazı kontrol yazılımındaki 'Kontrol Paneli' seçeneğindeki ' Boşluk ' sekmesinin altındaki 'BoşluğuKırp' simgesine tıklayın (bkz. Ek Şekil 12).</li>
		<li>Fazla mukus çözeltisini çıkarmak ve geometrinin çevresine herhangi bir dökülmeden sıvının geometrinin altında olduğundan emin olmak için pipet ucu ile mikropipette kullanın. NOT: Sıvının yanlış yüklenmesi ölçümlerde hatalara yol açacaktır. Dolgulu numune altında tork dağılımını düşürür ve aşırı dolu numune kenarlar boyunca dökülmesi nedeniyle hatalı stres dağılımlarına yol açacaktır.</li>
		<li>Geometrinin altındaki numunede minimumataletve hız olana kadar 'Motor' ve ' Hız ' sekmelerini dönüşümlü olarak 5 rad/s ve 0 rad/s'ye seçin. Reometre cihazındaki kontrol ekranı ve reometre cihazı kontrol yazılımının kontrol paneli hızı gösterecektir (bkz. Ek Şekil 13).</li>
		<li>Geometriyi belirli geometri başına önceden ayarlanmış uygunboşluğadüşürmek için reometredeki 'Geometri Boşluğu ' düğmesine basın. Alternatif olarak, reometre cihazı kontrol yazılımındaki 'Kontrol Paneli' seçeneğindeki ' Boşluk ' sekmesinin altındaki 'GeometriBoşluğu' simgesine tıklayın (bkz. Ek Şekil 14).</li>
	</ol></li>
	<li>Bilinen konsantrasyonun mukusunun Doğrusal Viskoelastik Aralığını (LVR) belirlemek için deneyi çalıştırın (100 mg/mL).<ol>
<li>Reometre cihazı kontrol yazılımındaki 'Başlat' simgesini tıklatın (bkz. Ek Şekil 15). NOT: Reometre otomatik ölçümler gerçekleştirir; 'Başlat' düğmesine basıldığında, reometrenin testi tamamlaması yaklaşık 20 dakika sürer. Adım 2.5.5'teki 'On yılda bir puan' ayarı, reometrenin ölçümleri tamamlamak için ne kadar zamana ihtiyaç duyacağını belirler.</li>
		<li>Görünen açılır kutuda 'Evet' i tıklatarak denemeyi çalıştırın ve geometri boşluğunun denemeyi başlatmak için doğru mesafeye indirilmesini önerir, zaten indirilmemişse.</li>
		<li>Depolama (G') ve kayıp (G'') modülünü bildiren reometre tarafından oluşturulan gerçek zamanlı çizimi gözlemleyin. NOT: G' ve G" sırasıyla depolama ve kayıp modülüne göredir. Depolama modülü, malzemenin stres kaynaklı deformasyondan sonra orijinal şeklini geri kazanma eğilimini temsil eder ve elastikiyete eşdeğerdir. Kayıp modülü, malzemenin akış eğilimine ne ölçüde direndiğini ve akışkan viskozitesini temsil eder (bkz. Şekil 4).</li>
		<li>Çizimin X eksenini 'Salınım gerinim yüzdesi' olarakayarlayın. Bunu yapmak için, sunulan grafiğe sağ tıklayın ve 'Grafik Değişkenleri' sekmesini seçin (bkz. Ek Şekil 16).</li>
		<li>Test tamamlandıktan sonra, malzeme Doğrusal Olmayan Viskoelastik aralığa girmeden önce, salınım gerinim yüzde aralığını çizimden kaydedin.</li>
		<li>Peltier plakasının üzerindeki herhangi bir rasgele yüksekliğe yükseltmek için reometre cihazındaki 'Boşluk' sekmesinin altındaki reometre aletindeki ' yukarıve aşağı ok' kontrollerine veya ' geometri yükseltme veal' simgelerine basın.</li>
		<li>Mukus örneğinin doğrusal viskoelastik bölgesini (LVR) belirlemek için hem deneysel prosedürü hem de rheometre cihazı kontrol yazılımının yerel dosya biçimini içeren dosyayı kaydedin. NOT: Bu, <img alt="Equation omega" src="/files/ftp_upload/61379/61379eqomega.jpg" style="font-size: 14px;"> veri doğrusal olmayan viskoelastik bölgeye (NLVR) girmeden önce çizimin X eksenini genlik (%) ve/veya salınım gerilimini zorlamak için ayarlayarak yapılabilir (bkz. Ek Şekil 16).</li>
	</ol></li>
	<li>Bilinen konsantrasyon 100, mg/mL'nin mukusu için Lineer Viskoelastik Aralık'ta (LVR) dinamik süpürme ve sabit durum kesme hızı akış testi deneylerini çalıştırın ve 100 mg/mL'lik üç bağımsız mukus örneğinden sonuç elde edin. Mevcut mukus konsantrasyon örneklerinde bu adımları ayrı ayrı gerçekleştirin.<ol>
<li>2.5.1 – 2.5.4 adımlarını yineleyin.</li>
		<li>'Test Parametreleri' ayarlarını aşağıdaki gibi başlatın: 'Frekans = 1 Hz'; 'Logaritmik süpürme' ayarlayın; 'Suş % = 100 ila 10000 % ; 'On yılda puan = 10'.</li>
		<li>'Yordam' sekmesini seçin ve '2: Salınım Sıklığı' yordamını ayarlamış ok tuşlarını kullanın.</li>
		<li>'Çevre Kontrolü' ayarlarını aşağıdaki gibi başlatın: 'Sıcaklık = 22 °C'; 'Soak Time = 0.0 s'.</li>
		<li>'Test Parametreleri' ayarlarını aşağıdaki gibi başlatın: 'Gerinim % = 1 %'; 'Logaritmik süpürme' ayarlayın; 'Frekans = 20 ila 1 Hz'; 'On yılda puan = 10'.</li>
		<li>'Yordam' sekmesini seçin ve '3: Akış Süpürme' yordamını ayarlayın ok tuşlarını kullanın.</li>
		<li>'Çevre Kontrolü' ayarlarını aşağıdaki gibi başlatın: 'Sıcaklık = 22 °C'; 'Soak Time = 0.0 s'.</li>
		<li>'Test Parametreleri' ayarlarını aşağıdaki gibi başlatın: 'Kesme hızı = 1 ila 10000 1/s'; 'On yılda puan = 10'; onay kutusunu işaretleyin.</li>
		<li>2.7.1 – 2.7.2 adımlarını yineleyin ve deneme tamamlanana kadar yaklaşık 45 dakika bekleyin.</li>
		<li>Geometriyi herhangi bir rasgele yüksekliğe yükseltmek için reometre cihazındaki 'Boşluk' sekmesinin altındaki reometre aletindeki'yukarı ve aşağı ok' kontrollerine veya 'geometri yükseltme ve alçaltma' simgelerine basın.</li>
		<li>Peltier plakasındaki mukusu izopropanol çözeltisi ile çıkarmak ve temizlemek için tek kullanımlık mendil ve eldiven kullanın (bkz. Malzeme Tablosu).</li>
		<li>Hem deneysel prosedürü hem de rheometre enstrüman kontrol yazılımının yerel dosya formatını içeren dosyayı kaydedin.</li>
	</ol></li>
</ol>3. 200 mg/mL ve 400 mg/mL'lik diğer mukus çözelti konsantrasyonları için protokolü tekrarlayın.
<ol><li>Kalan iki mukus çözeltisi konsantrasyonu, 200 mg/mL ve 400 mg/mL için listelenen tüm alt adımlar dahil olmak üzere 2,5 – 2,8 adımlarını gerçekleştirin.</li>
</ol>4. Grafiksel gösterim ve veri analizi
NOT: Ek kod dosyasında sağlanan kod, veri ortalaması gerçekleştirir ve tekrarlanabilirlik hataları oluşturur, tüm denemelerdeki verileri kaplar. Standart sapma hesaplama özellikleri reometre cihazı kontrol yazılımında mevcut değildir. Kod, veri analizi, işlem sonrası ve grafiksel gösterim için bir programlama dilinde yazılmıştır (ayrıntılar için Malzeme Tablosu'na bakın).
<ol><li>100 mg/mL GR mukus konsantrasyonu ile ilgili 2.8 ve 200mg/mL ve 400 mg/mL GR muku |s konsantrasyonlarıyla ilgili 3.1. | Dışa Aktar Reometreenstrüman kontrol yazılımında Excel ' (bkz. Ek Şekil 17).</li>
	<li>Değişen kesme gerinim hızları ( <img alt="Equation y" src="/files/ftp_upload/61379/61379eqy.jpg"> ) ve kayıp modülleri (G"), depolama modülü (G') ve farklı salınım stresi ( ) için faz açısı (δ) için görünür viskozite (η) çizimleri oluşturmak ve temsili sonuçlar oluşturmak için ek kodlar çalıştırın. <img alt="Equation omega" src="/files/ftp_upload/61379/61379eqomega.jpg"></li>
</ol>

<ol>
	<li>Cohen, K. E., Hernandez, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+complex+trophic+anatomy+of+silver+carp,+Hypophthalmichthys+molitrix,+highlighting+a+novel+type+of+epibranchial+organ.">The complex trophic anatomy of silver carp, Hypophthalmichthys molitrix, highlighting a novel type of epibranchial organ.</a> Journal of Morphology. 279, 1615-1628 (2018).</li><li>Cohen, K. E., Hernandez, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Making+a+master+filterer:+Ontogeny+of+specialized+filtering+plates+in+silver+carp+(Hypophthalmichthys+molitrix).">Making a master filterer: Ontogeny of specialized filtering plates in silver carp (Hypophthalmichthys molitrix).</a> Journal of Morphology. 279, 925-935 (2018).</li><li>Cremer, M., Smitherman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Food+habits+and+growth+of+silver+and+bighead+carp+in+cages+and+ponds.">Food habits and growth of silver and bighead carp in cages and ponds.</a> Aquaculture. 20 (1), 57-64 (1980).</li><li>Battonyai, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+gill+raker+morphology+and+feeding+habits+of+hybrid+bigheaded+carps+(Hypophthalmichthys+spp.).">Relationship between gill raker morphology and feeding habits of hybrid bigheaded carps (Hypophthalmichthys spp.).</a> Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems. 416, 36 (2015).</li><li>Zhou, Q., Xie, P., Xu, J., Ke, Z., Guo, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+and+food+availability+of+silver+and+bighead+carps:+Evidence+from+stable+isotope+and+gut+content+analysis.">Growth and food availability of silver and bighead carps: Evidence from stable isotope and gut content analysis.</a> Aquaculture Research. 40 (14), 1616-1625 (2009).</li><li>Freedman, J. A., Butler, S. E., Wahl, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Impacts of invasive Asian carps on native food webs (Final Report). , (2012).</li><li>Nico, L., Fuller, P., Li, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Silver carp (Hypophthalmichthys molitrix)-FactSheet. , (2017).</li><li>Walleser, L., Howard, D., Sandheinrich, M., Gaikowski, M., Amberg, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Confocal+microscopy+as+a+useful+approach+to+describe+gill+rakers+of+Asian+species+of+carp+and+native+filter-feeding+fishes+of+the+upper+Mississippi+River+system.">Confocal microscopy as a useful approach to describe gill rakers of Asian species of carp and native filter-feeding fishes of the upper Mississippi River system.</a> Journal of Fish Biology. 85 (5), 1777-1784 (2014).</li><li>Nelson, A. Z., Ewoldt, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+yield-stress+fluids:+a+rheology-to-structure+inverse+problem.">Design of yield-stress fluids: a rheology-to-structure inverse problem.</a> Soft Matter. 13, 7578-7594 (2017).</li><li>Chen, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheological+Techniques+for+Yield+Stress+Analysis.">Rheological Techniques for Yield Stress Analysis.</a> TA Instruments Applications Note, RH025. , (2020).</li><li>Ewoldt, R. H., Johnston, M. T., Caretta, L. M., Spagnolie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+challenges+of+shear+rheology:+how+to+avoid+bad+data.">Experimental challenges of shear rheology: how to avoid bad data.</a> Complex Fluids in Biological Systems. , (2015).</li><li>Thornton, D. J., Sheehan, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+Mucins+to+Mucus:+Toward+a+more+coherent+understanding+of+this+essential+barrier.">From Mucins to Mucus: Toward a more coherent understanding of this essential barrier.</a> Proceedings of the American Thoracic Society. 1, 54-61 (2004).</li><li>Shepard, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functions+for+fish+mucus.">Functions for fish mucus.</a> Reviews in Fish Biology and Fisheries. 4, 401-429 (1994).</li><li>Fern&#225;ndez-Alacid, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skin+mucus+metabolites+in+response+to+physiological+challenges:+A+valuable+non-invasive+method+to+study+teleost+marine+species.">Skin mucus metabolites in response to physiological challenges: A valuable non-invasive method to study teleost marine species.</a> Science of the Total Environment. 644, 1323-1335 (2018).</li><li>Wagner, C. E., Wheeler, K. M., Ribbeck, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mucins+and+Their+Role+in+Shaping+the+Functions+of+Mucus+Barriers.">Mucins and Their Role in Shaping the Functions of Mucus Barriers.</a> Annual Reviews in Cell and Developmental Biology. 34, 189-215 (2018).</li><li>Bird, R. B., Armstrong, R. C., Hassager, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Dynamics of Polymeric Liquids, Volume 1: Fluid Mechanics. , 1255-1284 (1987).</li><li>Mantle, M., Allen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+characterisation+of+the+native+glycoprotein+from+pig+small+intestinal+mucus.">Isolation and characterisation of the native glycoprotein from pig small intestinal mucus.</a> Biochemical Journal. 195, 267-275 (1981).</li><li>Allen, A., Hutton, D. A., Pearson, J. P., Sellers, L. A., Nugent, J., O'Conner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mucus+glycoprotein+structure,+gel+formation+and+gastrointestinal+mucus+function.">Mucus glycoprotein structure, gel formation and gastrointestinal mucus function.</a> Mucus and Mucosa (Ciba Foundation Symposium). , 137-156 (1984).</li><li>Asakawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Histochemical+studies+of+the+mucus+on+the+epidermis+of+eel,+Anguillajaponica.">Histochemical studies of the mucus on the epidermis of eel, Anguillajaponica.</a> Bulletin of Japanese Society of Scientific Fisheries. 36, 83-87 (1970).</li><li>Fletcher, T. C., Jones, R., Reid, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+glycoproteins+in+goblet+cells+of+epidermis+and+gill+of+plaice+(Pleuroneces+platessa+L.),+flounder+(Platichthys+flesus+(L.))+and+rainbow+trout+(Salmo+gairdneri+Richardson).">Identification of glycoproteins in goblet cells of epidermis and gill of plaice (Pleuroneces platessa L.), flounder (Platichthys flesus (L.)) and rainbow trout (Salmo gairdneri Richardson).</a> Histochemical Journal. 8, 597-608 (1976).</li><li>Silberberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mucus+glycoprotein,+its+biophysical+and+gel+forming+properties.">Mucus glycoprotein, its biophysical and gel forming properties.</a> Symposia of the Society for Experimental Biology. 43, 43-64 (1989).</li><li>Hills, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Biology of Surfactants. , 408 (1988).</li><li>Aubert, H., Brook, A. J., Shephard, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+the+adhesion+of+a+desmid+to+a+substrate.">Measurement of the adhesion of a desmid to a substrate.</a> British Phycology Journal. 24, 293-295 (1989).</li><li>Sanderson, S. L., Cech, J. J., Patterson, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluid+dynamics+in+suspension+feeding+black+fish.">Fluid dynamics in suspension feeding black fish.</a> Science. 251, 1346-1348 (1991).</li><li>Lai, S. K., Wang, Y. Y., Wirtz, D., Hanes, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-+and+macrorheology+of+mucus.">Micro- and macrorheology of mucus.</a> Advanced Drug Delivery Reviews. 61 (2), 86-100 (2009).</li><li>Chaudhary, G., Ewoldt, R. H., Thiffeault, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unravelling+hagfish+slime.">Unravelling hagfish slime.</a> Journal of Royal Society Interface. 16 (150), 20180710 (2019).</li><li>Downing, S., Salo, W., Spitzer, R., Koch, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+hagfish+slime+gland:+a+model+system+for+studying+the+biology+of+mucus.">The hagfish slime gland: a model system for studying the biology of mucus.</a> Science. 214, 1143-1145 (1981).</li><li>Hwang, S. H., Litt, M., Forsman, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheological+properties+of+mucus.">Rheological properties of mucus.</a> Rheologica Acta. 8, 438-448 (1969).</li><li>Litt, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mucus+rheology.">Mucus rheology.</a> Archives of Internal Medicine. 126, 417-423 (1970).</li><li>Quarishi, M. S., Jones, N. S., Mason, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+rheology+of+nasal+mucus:+a+review.">The rheology of nasal mucus: a review.</a> Clinical Otolaryngology. 23, 403-413 (1998).</li><li>Nordg&#229;rd, C. T., Draget, K. I., Seternes, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheology+of+salmon+skin+mucus.">Rheology of salmon skin mucus.</a> Annual Transactions - The Nordic Rheology Society. 23, 175-179 (2015).</li><li>Fern&#225;ndez-Alacid, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+between+properties+of+dorsal+and+ventral+skin+mucus+in+Senegalese+sole:+Response+to+an+acute+stress.">Comparison between properties of dorsal and ventral skin mucus in Senegalese sole: Response to an acute stress.</a> Aquaculture. 513, 734410 (2019).</li><li>Y&#252;ce, C., Willenbacher, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+in+Rheological+Characterization+of+Highly+Concentrated+Suspensions+-+Case+Study+for+Screen-printing+Silver+Pastes.">Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions - Case Study for Screen-printing Silver Pastes.</a> Journal of Visualized Experiments. (122), e55377 (2017).</li><li>Sultan, S., Mathew, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+Printed+Porous+Cellulose+Nanocomposite+Hydrogel+Scaffolds.">3D Printed Porous Cellulose Nanocomposite Hydrogel Scaffolds.</a> J. Vis. Exp. (146), (2019).</li><li>Barnes, H. A., Hutton, J. F., Walters, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> An Introduction to Rheology. , (1989).</li><li>USGS Current Conditions for USGS 06910450 Missouri River at Jefferson City, MO. U.S. Geological Survey Available from: <a target="_blank" href="https://nwis.waterdata.usgs.gov/usa/nwis/uv/?cb_00010=on&amp;cb_00060=on&amp;cb_00065=on&amp;format=gif_default&amp;site_no=0691045&amp;p09-19&amp;end_date=2018-09-21">https://nwis.waterdata.usgs.gov/usa/nwis/uv/?cb_00010=on&amp;cb_00060=on&amp;cb_00065=on&amp;format=gif_default&amp;site_no=0691045&amp;p09-19&amp;end_date=2018-09-21</a> (2020)</li></ol>

Çıkar çatışması bildirilmedi.

Bu protokolü geliştirmenin temel amaçlarından biri, çok küçük örnek hacimler mevcut olduğunda GR mukusun reolojik karakterizasyonu için uygun olduğunu belirlemektir. GR mukusun reolojik özelliklerini tam olarak karakterize etmek için gümüş sazan okulundan daha fazla örneğe ihtiyaç duyulduğunu ve burada sunulan verilerin tüm gümüş sazan popülasyonu genelinde bir genelleme olmadığını kabul ediyoruz. Tekniğimiz, küçük numune hacimlerinin reolojik karakterizasyonu ve daha büyük mukus örne...

Gümüş sazan, Hypophthalmichthys molitrix, planktivor bir filtre besleyici ve Amerika Birleşik Devletleri'nde birkaç doğal su yoluna sızmış istilacı bir türdür. Bu tür başlangıçta alg çiçeklenmelerini kontrol etmek için yukarı Mississippi Nehri havzasında tanıtıldı1,2,3. Gümüş sazanı son derece verimli bir besleyicidir. Tipik olarak, tüketilebilir gıda partikül boyutları 4 ila 20 μm arasında değişmektedir ve yaklaşık 80 μm3,4,5olan daha büyük zooplanktonlardır. Bu tür diğer yerli balıkları geride sağlamıştır ve mevcut kaynakları1,2,6sınırlayarak yerel su yollarına büyük zarar verebilir. Bu nedenle, gümüş sazanı ve kocabaş sazanı gibi filtre besleme balıkları Büyük Göller 1 , 2,6,7,8için büyük bir tehdit oluşturur.
Filtre besleme balıkları, yüzeylerinde bulunan ince bir mukus tabakası ile solungaç tırmıkları (GR) adı verilen özel organlara sahiptir. Bu organlar, gelen sıvıdan gelen küçük parçacıkların filtrasyon ve toplanmasının verimliliğini artırır. Burada sunulan protokolün amacı, newton olmayan, kesme inceltici malzeme özelliğini karakterize etmek ve gümüş sazandaki solungaç rakerlerinin iç yüzeyinden elde edilen GR mukusun verim stresini karakterize etmektir. Rotasyonel bir reometre kullanılarak tespit edilen GR-mukus verim stresinin değeri bu çalışmada ilgi çekicidir. "Belirgin verim stresi" olarak da adlandırılan ölçülen verim stresi, sabit kesme hızı veya dinamik salınımlı gerinim tipi9,10gibi testyöntemlerinebağlıdır. Kesme inceltme, 'verim-stres sıvısı', kritik bir uygulamalı stres9,11'dekatı benzeri davranıştan sıvı benzeri davranışa geçişten geçer. Belirgin verim stresi, akışı başlatmak için gereken minimum kesme stresidir veya mukus jel benzeri bir malzemeden sıvı benzeri bir malzemeye geçtiğinde geri dönüşü olmayan plastik deformasyonun ilk gözlendiği şeydir. Bu davranış yapılandırılmış viskoelastik malzemelerde gözlenebilir. GR mukusunun jel benzeri davranışından sıvı benzeri davranışına geçiş, iki işlev gerektirir, yani gıda partiküllerini toplamak için yapışkan bir rol ve partikül teslimatı ve filtrasyon sürecine yardımcı olmak için bir nakliye aracı rolü. Mukusun genişletilmiş işlevi, hastalık direnci ve solunumunda difüzyon bariyerleri oluşturmayı, beslenme faktörlerinin, toksik bileşenlerin ve atılımın kontrollü salınımını sağlamayı, beslenme ve yuvalama için metabolik yollar oluşturmayı, avcı korumasına yardımcı çalışmayı ve hareket ve itici verimliliği artıran sınır katmanı modifikasyonları üretmeyi içerir12,13,14.
Basit sıvıların aksine, mukus gibi karmaşık sıvılar akış koşullarına göre değişen özelliklere sahiptir ve toplu ölçek fiziksel davranışlarını tanımlamak için ek ölçüm parametreleri gerektirir. GR mukus viskozitesini ve verim stresini izlemek için reolojik ölçümler rotasyonel bir reometre kullanılarak gerçekleştirilir. Rotasyonel reometre, sıvı örneğiyle temas eden dönen bir disk vasıtasıyla sabit veya salınımlı bir kesme gerilimi veya gerinim uygular ve yanıtını ölçer. Bu enstrümanı ve tekniği kullanmanın arkasındaki mantık, reometrenin gümüş sazanının GR mukusunun malzeme özelliklerini tanımlamak için bir dizi ölçüm sağlayabilmesidir, bu da tek başına viskozite ile tanımlanamaz.
Mukus viskoelastik bir malzemedir ve dayatılmış bir deformasyona karşı mekanik tepkisi saf bir katının (Hooke'un esneklik yasasına tabidir) ve saf bir sıvının (Newton'un viskozite yasasına tabidir)arasında 15,16. Mukusun içinde bulunan karmaşık makromoleküler ağ, dış güçlere veya deformasyona yanıt olarak uzayabilir ve yeniden yönlendirilebilir. Dönme reometresi, Şekil 1 ve Şekil 2'de gösterildiği gibi bir koni geometrisi ve bir Peltier plakasından oluşur (enstrümantasyon özellikleri için bkz. Tablo 1). Bu çalışmanın amacı GR mukusunun reolojik özelliklerini belirlemek için bir protokol geliştirmekti. Rotasyonel reometrenin bir viskometreye göre bir avantajı, küçük numune hacimlerini kullanarak dinamik ölçümler yapabilmesidir. Bu çalışmada GR mukus örneklemi yaklaşık 1.4 mL idi. Öte yandan, viskometre sabit kesme hızları ile sınırlıdır ve büyük numune hacimleri gerektirir.
Mukusun reolojik özelliklerinin gümüş saza anatomisi içinde büyük ölçüde değişmesi beklenir. Örneğin, GR yüzeylerinde bulunan mukus özellikleri epibranchial organdan farklı olabilir. Balığın farklı bölgelerindeki mukus özelliklerinin potansiyel değişkenliğini hesaba katmak için, elde edilen GR mukus örneği seyreltildi ve rotasyonel reometre kullanılarak üç konsantrasyonda çözeltiler oluşturuldu ve test edildi.. Protokolün yürütülmesinden sonra bildirilen mukus reolojisi ile ilgili veriler ve sonuçlar ölçüm tekniğinin etkinliğini göstermiştir. Bu makalede sunulan açıklayıcı veriler tüm gümüş saza popülasyonu genelinde genelleştirilmemiştir. Burada sunulan protokol, diğer hipotezleri test etmek için daha büyük örnek kümelerinde mukus reolojisini araştırmak için genişletilebilir.
Bu çalışmanın amacı GR mukus reolojisinin reolojik özelliklerinin üç farklı mukus konsantrasyonu (400 mg/mL, 200 mg/mL ve 100 mg/mL) ile varyasyonunun ortaya koymaktır. 400 mg/mL konsantrasyonu, balık GR'lerinden hasat edilen ham mukus örneğini temsil eder. Mukus örneklerinin seyreltilmesi, kesme inceltme derecesinin ve belirgin verim stresinin konsantrasyonun bir işlevi olarak değerlendirilmesine ve GR mukusunun Newton olmayan davranışlara geçiş konsantrasyonunun belirlenmesine izin verdi. Bir çalkalayıcı, romatolojik verilerdeki hataları azaltmak için örneklerdeki büyük mukus kümelerini parçalamak için kullanıldı.
Balıklar da dahil olmak üzere çoğu omurgalıda, baskın mukus oluşturan makromoleküller, dolanıklıklar veya kimyasal çapraz bağlama ile suda şişme eğiliminde olan ve jel benzeri bir malzeme oluşturan glikoproteinlerdir (mucinler)12,13,17 ,18,19,20. Yüksek moleküler ağırlıklı, jel oluşturan makromoleküller ve yüksek su içeriği mukustaki kayganlığı yansıtır13. Makromoleküler etkileşimlerin yüksek derecede jel oluşumuna yol haline, düşük makromoleküler etkileşim seviyeleri veya kırık bağlar yüksek viskoziteli sıvılarla sonuçlanır21.
Filtre besleme balıklarında gıda partikül filtrasyonu süreçleri, yapıştırma potansiyelini belirleyen uyum ve viskozite gibi GR mukusla ilgili özellikler tarafından desteklenir ve22. Mukus bazlı yapışma kuvveti spesifik intermoleküler, elektrostatik veya hidrofobik etkileşimlere bağlıdır23. Sanderson ve ark.24, karabalıkta mukus bazlı yapışıklık için kanıt buldukları bir süspansiyon besleme çalışması yaptı. Askıya alınmış gıda partiküllerinin mukozal bir yüzeye yapışmasının, mukusla birbirine bağlanmış partiküllerin birleştirilmiş kümelerinin yönlendirilmiş su akışı ile taşınması ile takip edildiğini belirttiler24. Su akışından kaynaklanan kesme gerinim oranlarına maruz kalan mukus, gıda partiküllerinin sindirim organlarına teslimini kolaylaştırır. Filtrelenmiş parçacıkları gözlemlemek için endoskopik teknikler kullanılmıştır24.
GR mukus reolojik testinde kesme oranları ve pratik sınırlar aralığına ilişkin literatür azdır. Bu nedenle, mide, burun, servikal ve akciğer mukusu, somon derisi mukus, hagfish slime ve kemik-eklem yüzey yağı üzerinde yapılan reolojik çalışmalardan rehberlik arandı ve burada reolojik karakterizasyon ve Newton olmayan özelliklerincelendi 11,12,25 , 26,27,28,29,30,31. Daha yakın zamanda, balık derisi mukusunun hareket ve itici verimlilik üzerindeki etkisi sabit kesme hızı viskometrisi kullanılarak incelenmiştir. Deniz levreği, levrek ve yetersiz ile ilgili cilt mukus reolojisi çalışmaları (herhangi bir seyreltme veya homojenizasyon olmadan) tipik olarak düşük kesme oranlarında Newton dışı davranışlar göstermiştir14.  İlgili başka bir çalışmada, Senegal tabanının dorsal ve ventral taraflarından alınan ham deri mukus örneklerinin Newton olmayan davranışlar sergilediği ve32olarak kabul edilen tüm kesme oranlarında ventral mukusun daha yüksek viskozitesini gösterdiği bulunmuştur. Hidrojel iskele gelişimi ve sabit bir kesme hızı viskometresi kullanılarak yüksek konsantre süspansiyonlar için diğer reolojik protokoller de literatürdebildirilmiştir 33,34.
Bu çalışmada, GR mukus özellikleri, karmaşık biyolojik sıvılar üzerinde yapılan reoloji deneylerinde yaygın olarak kullanılan gerinim hızı kontrollü, rotasyonel reometre kullanılarak araştırılmıştır25. Newton sıvıları için, görünür viskozite sabit kalır, kesme hızından bağımsızdır ve kesme gerilmeleri kesme gerilme oranlarına göre doğrusal olarak değişir (Şekil 3A, B). Newton dışı sıvılar için (kesme inceltme sıvıları gibi) viskozite kesme hızına veya deformasyon geçmişine bağlıdır (Şekil 3A, B). Kayıp modülü (G"), malzemenin akış eğilimine ne ölçüde direndiği ve akışkan viskozitesini temsil ettiği dereceyi temsil eder (Şekil 4). Depolama modülü (G'), malzemenin stres kaynaklı deformasyonu takiben orijinal şeklini geri kazanma eğilimini temsil eder ve elastikiyete eşdeğerdir (Şekil 4). Faz açısı (δ) veya kayıp teğet değeri, G"/G'nin ters tanjantından hesaplanır. Enerji kaybı ve depolama arasındaki dengeyi temsil eder ve ayrıca viskoelastik malzemeleri karakterize etmek için ortak bir parametredir (Bir Hookean katısı için δ = 0° ; viskoz bir sıvı için δ = 90 ° ; viskoelastik bir katı için 45 ° δ < ve viskoelastik bir sıvı için 45 ° δ >) (Şekil 4)25. Yapılandırılmış sıvılardaki belirgin verim stresi (σy),sabit durum süpürme ve dinamik gerilme-gerinim süpürmelerinden reolojik verilerde gözlemlenebilen bir durum değişikliğini temsil eder10. Harici uygulanan stres belirgin verim stresinden daha azsa, malzeme elastik olarak deforme olur. Stres görünür verim stresini aştığında (Şekil 3B'de"ortalama stres" olarak işaretlenmiştir), malzeme elastikten plastik deformasyona geçiş yapacak ve sıvı durumunda akmaya başlayacaktır35. Salınımlı gerilme (veya gerinim) koşulları altında mukus numuneslerindeki depolama modülünün (G') ve kayıp modüllerinin (G") ölçülmesi, jel benzeri sıvı benzeri davranıştan malzeme durumundaki değişimi ölçer.
Depolama modülü (G'), kayıp modülü (G") ve görünür viskozite (η) ile ilgili verileri izlemek için gerçekleştirilen reometre testlerinin türleri burada açıklanmıştır. Dinamik salınım testleri (gerinim süpürme ve frekans taramaları) koni geometrisinin kontrollü salınımı altında G' ve G" izledi. Dinamik gerinim süpürme testleri, içsel malzeme yanıtını izleyerek mukusun doğrusal viskoelastik bölgesini (LVR) belirledi (Şekil 4). Sabit salınım frekansı ve sıcaklığında verim davranışını belirlemek için gerinim süpürmeleri kullanıldı. Dinamik frekans süpürme testleri, sabit bir genlikte (gerinim veya stres) ve sıcaklıkta artan frekansa (deformasyon oranı) malzeme tepkisini izledi. Dinamik frekans süpürme testleri için doğrusal viskoelastik bölgede (LVR) gerinim korundu. Sabit hal kesme hızı testleri, koni geometrisinin sabit dönüşü altında görünür viskoziteyi (η) izledi. GR mukus artımlı stres adımlarına maruz kaldı ve belirgin viskozite (η, Pa.s) değişen kesme hızı (ý, 1/s) için izlendi.
Bu makalede sunulan protokol, GR mukusunu belirli bir lineer viskoelastik tepki aralığına sahip, viskoelastisitesi bilinmeyen karmaşık yapılandırılmış bir malzeme olarak ele almaktadır. Balık mukusu, Missouri Nehri'ndeki Hart creek mevkiinde bir balık avı sırasında gümüş sazan GR'lerinden Profesör L. Patricia Hernandez (Biyolojik Bilimler Bölümü, George Washington Üniversitesi) 1, 2,36tarafından çıkarıldı.  Şekil 5A'da Gümüş sazanın ağzının içindeki bir dizi GR gösterilir ve Şekil 5B'deşematik bir çizim sunulmuştur. Ekscised GR Şekil 5C'degösterilmiştir.  Gümüş sazan GR'lerden mukus çıkarılması şematik çizimlerde örnek olarak sunulmuştur, Şekil 5D, E. Tüm reometre testleri, 22 ± 0.002 ° C sabit, kontrollü bir sıcaklık altında yapıldı, balıkçılık alanında kaydedilen sıcaklık1,2,36.  Her mukus örneği reometre ile üç kez test edildi ve ortalama sonuçlar istatistiksel hata çubuklarıyla birlikte sunuldu.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:888px;" width="887">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:191px;">Materials</td>
			<td style="width:245px;"></td>
			<td style="width:191px;"></td>
			<td style="width:261px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Kim Wipes</td>
			<td style="width:245px;">VWR</td>
			<td style="width:191px;">470224-038</td>
			<td style="width:261px;">To clean Sample from plate</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Gloves</td>
			<td style="width:245px;">VWR</td>
			<td style="width:191px;">89428-750</td>
			<td style="width:261px;">To prevent contamination of sample</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:191px;">Pipette</td>
			<td style="width:245px;">VWR</td>
			<td style="width:191px;">89079-974</td>
			<td style="width:261px;">To transport sample from vial to rheometer</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:191px;">Pipette Tips</td>
			<td style="width:245px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:191px;">72830-042</td>
			<td style="width:261px;">To transport sample from vial to rheometer</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:191px;">Shaker</td>
			<td style="width:245px;">VWR</td>
			<td style="width:191px;">89032-094</td>
			<td style="width:261px;">To homogenously mix sample of mucus</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Vials</td>
			<td style="width:245px;">VWR</td>
			<td style="width:191px;">66008-710</td>
			<td style="width:261px;">Contains measured sample volumes</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Weigh Scale</td>
			<td style="width:245px;">Ohaus</td>
			<td style="width:191px;">Scout &#8211;SPX Balances</td>
			<td style="width:261px;">To weigh mass of mucus samples</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Chemical Reagents</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:191px;">De-Ionized Water (H20)</td>
			<td style="width:245px;">-</td>
			<td style="width:191px;">-</td>
			<td style="width:261px;">Liquid</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:191px;">Sterile 70% Isopropanol (C3H8O)</td>
			<td style="width:245px;">VWR</td>
			<td style="width:191px;">89108-162</td>
			<td style="width:261px;">Liquid</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">GR Mucus</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:191px;">100 mg/mL concentration, 2mL</td>
			<td style="width:245px;">-</td>
			<td style="width:191px;">-</td>
			<td style="width:261px;">Viscoelastic Material</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:191px;">400 mg/mL concentration, 1mL</td>
			<td style="width:245px;">-</td>
			<td style="width:191px;">-</td>
			<td style="width:261px;">Viscoelastic Material</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:191px;">200 mg/mL concentration, 1mL</td>
			<td style="width:245px;">-</td>
			<td style="width:191px;">-</td>
			<td style="width:261px;">Viscoelastic Material</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:191px;">Software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:191px;">MATLAB</td>
			<td style="width:245px;">Mathworks</td>
			<td style="width:191px;">R2017a</td>
			<td style="width:261px;">Data analysis, post-processing and graphical representation</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:191px;">Trios</td>
			<td>TA Instruments</td>
			<td style="width:191px;">v4.5.042498</td>
			<td style="width:261px;">Rheometer instrument control and analysis software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

macro-rheology characterization of gill raker mucus in the silver carp, hypophthalmichthys molitrix

Gümüş sazan, Hypophthalmichthys molitrix, yüksek verimli filtre besleme mekanizması nedeniyle yukarı Mississippi Nehri havzasının doğal su yollarını istilacı bir planktivor filtre besleyici balıktır. Bu tür birçok filtre besleyicide bulunan solungaç tırmıkları (GR) adı verilen karakteristik organlar, birkaç mikron büyüklüğündeki fitoplanktonlar gibi gıda parçacıklarının verimli filtrasyonunu kolaylaştırır.
GR mukusun reolojisini araştırma motivasyonu, gümüş sazandaki filtre besleme sürecine yardımcı olmadaki rolünü anlama isteğimizden kaynaklanmaktadır. Mukus bakımından zengin sıvı, 'kalın ve yapışkan' bir durumda gıda partiküllerinin yapışmalarını kolaylaştırabilir. GR membranındaki geçirgenlik ve taşıma, değişen kesme gerilme hızlarını indükleyen dış kesme kuvvetlerinin etkisiyle kolaylaşır. Bu nedenle, mukus reolojisi, filtre besleme balığı havuzu içindeki gümüş sazanın muazzam rekabet edici doğasına dair hayati bir ipucu sağlayabilir. Buna dayanarak, GR mukus'un gıda parçacıklarına yapışkan bir işlev sağlayabileceği ve filtre besleme işlemine yardımcı olmak için bir taşıma aracı olarak hareket edebileceği ortaya atmıştır.
Protokolün temel amacı, yapılandırılmış viskoelastik bir malzemede geri dönüşü olmayan plastik deformasyonun ilk kez gözlendiği akışı başlatmak için gereken minimum kesme stresine atfedilen mukus verim stresini belirlemektir. Buna göre, GR mukusunun reolojik özellikleri, yani viskozite, depolama ve kayıp modülü, dönme reometresi kullanılarak Newton olmayan, kesme inceltici doğası açısından araştırılmıştır.
Burada sunulan bir protokol, Missouri Nehri'nin Hart Creek mevkiinde avlanan gümüş bir sazan balığının solungaç tırmıklarından çıkarılan mukusun reolojik özelliklerini analiz etmek için kullanılır. Protokol, yapılandırılmış viskoelastik bir malzeme olduğu varsayılan mukusların reolojik test ve malzeme karakterizasyonu için etkili bir strateji geliştirmeyi amaçlamaktadır.

Bu bölümde, koni geometrisi (40 mm çapında, 1° 0' 11'' ) ve Peltier plakası ile rotasyonel bir reometre kullanarak GR mukus üzerinde yapılan deneylerin sonuçlarını sunuyoruz. Deneyler, GR mukusunun Newton olmayan, kesme inceltici davranışını ve mukusun jel benzeri bir malzemeden sıvı benzeri bir malzemeye geçişini gösteren belirgin verim stresini karakterize etmeye yardımcı oldu. Temsili sonuçlar, düşük tork sınırlarının nicel açıklamalarını ve rotasyonel reometre enstrümantasyonunun ik...

Watch this Scientific Journal Video about Macro-Rheology Characterization of Gill Raker Mucus in the Silver Carp, Hypophthalmichthys molitrix at JoVE.com

Macro-Rheology Characterization of Gill Raker Mucus in the Silver Carp, Hypophthalmichthys molitrix

Bu protokol, gümüş sazan solungaç rakers (GR) üzerinde bulunan mukus reoloji karakterizasyonunu gerçekleştirmek için bir yöntem sunar. Viskozite, depolama ve kayıp modülü ölçülerek elde edilen GR-mukusun viskoelastik özellikleri, GR'lerdeki filtre besleme mekanizmasını anlamak için belirgin verim stresi açısından değerlendirilir.

Gümüş Sazan, Hipoftalmichthys molitrix Gill Raker Mucus Makro-Reoloji Karakterizasyonu

The silver carp, Hypophthalmichthys molitrix, is an invasive planktivorous filter feeder fish that infested the natural waterways of the upper Mississippi ...

macro-rheology-characterization-gill-raker-mucus-silver-carp

Research

JoVE Journal

Engineering

Macro-Rheology Characterization of Gill Raker Mucus in the Silver Carp, Hypophthalmichthys molitrix

3.0K Görüntüleme.  The George Washington University. Bu protokol, gümüş sazan solungaç rakers (GR) üzerinde bulunan mukus reoloji karakterizasyonunu gerçekleştirmek için bir yöntem sunar. Viskozite, depolama ve kayıp modülü ölçülerek elde edilen GR-mukusun viskoelastik özellikleri, GR'lerdeki filtre besleme mekanizmasını anlamak için belirgin verim stresi açısından değerlendirilir.

Video: Macro-Rheology Characterization of Gill Raker Mucus in the Silver Carp, Hypophthalmichthys molitrix

A Method to Fabricate Disconnected Silver Nanostructures in 3D

The standard nanofabrication toolkit includes techniques primarily aimed at creating 2D patterns in dielectric media. Creating metal patterns on a submicron scale requires a combination of nanofabrication tools and several material processing steps. For example, steps to create planar metal structures using ultraviolet photolithography and electron-beam lithography can include sample exposure, sample development, metal deposition, and metal liftoff. To create 3D metal structures, the sequence is repeated multiple times. The complexity and difficulty of stacking and aligning multiple layers limits practical implementations of 3D metal structuring using standard nanofabrication tools. Femtosecond-laser direct-writing has emerged as a pre-eminent technique for 3D nanofabrication.1,2 Femtosecond lasers are frequently used to create 3D patterns in polymers and glasses.3-7 However, 3D metal direct-writing remains a challenge. Here, we describe a method to fabricate silver nanostructures embedded inside a polymer matrix using a femtosecond laser centered at 800 nm. The method enables the fabrication of patterns not feasible using other techniques, such as 3D arrays of disconnected silver voxels.8 Disconnected 3D metal patterns are useful for metamaterials where unit cells are not in contact with each other,9 such as coupled metal dot10,11or coupled metal rod12,13 resonators. Potential applications include negative index metamaterials, invisibility cloaks, and perfect lenses.
In femtosecond-laser direct-writing, the laser wavelength is chosen such that photons are not linearly absorbed in the target medium. When the laser pulse duration is compressed to the femtosecond time scale and the radiation is tightly focused inside the target, the extremely high intensity induces nonlinear absorption. Multiple photons are absorbed simultaneously to cause electronic transitions that lead to material modification within the focused region. Using this approach, one can form structures in the bulk of a material rather than on its surface.
Most work on 3D direct metal writing has focused on creating self-supported metal structures.14-16 The method described here yields sub-micrometer silver structures that do not need to be self-supported because they are embedded inside a matrix. A doped polymer matrix is prepared using a mixture of silver nitrate (AgNO3), polyvinylpyrrolidone (PVP) and water (H2O). Samples are then patterned by irradiation with an 11-MHz femtosecond laser producing 50-fs pulses. During irradiation, photoreduction of silver ions is induced through nonlinear absorption, creating an aggregate of silver nanoparticles in the focal region. Using this approach we create silver patterns embedded in a doped PVP matrix. Adding 3D translation of the sample extends the patterning to three dimensions.

Femtosecond-laser direct-writing is frequently used to create three-dimensional (3D) patterns in polymers and glasses. However, patterning metals in 3D remains a challenge. We describe a method for fabricating silver nanostructures embedded inside a polymer matrix using a femtosecond laser centered at 800 nm.

3D Disconnected Gümüş Nanoyapılar Fabrikasyona için Bir Yöntem

The standard nanofabrication toolkit includes  techniques primarily aimed at creating 2D patterns in dielectric media. Creating  metal patterns on a ...

Mühendislik

Evaluating Plasmonic Transport in Current-carrying Silver Nanowires

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information support1,2,3. In this context, metal nanowires are especially desirable for realizing dense routing networks4. A prerequisite to operate such shared nanowire-based platform relies on our ability to electrically contact individual metal nanowires and efficiently excite surface plasmon polaritons5 in this information support. In this article, we describe a protocol to bring electrical terminals to chemically-synthesized silver nanowires6 randomly distributed on a glass substrate7. The positions of the nanowire ends with respect to predefined landmarks are precisely located using standard optical transmission microscopy before encapsulation in an electron-sensitive resist. Trenches representing the electrode layout are subsequently designed by electron-beam lithography. Metal electrodes are then fabricated by thermally evaporating a Cr/Au layer followed by a chemical lift-off. The contacted silver nanowires are finally transferred to a leakage radiation microscope for surface plasmon excitation and characterization8,9. Surface plasmons are launched in the nanowires by focusing a near infrared laser beam on a diffraction-limited spot overlapping one nanowire extremity5,9. For sufficiently large nanowires, the surface plasmon mode leaks into the glass substrate9,10. This leakage radiation is readily detected, imaged, and analyzed in the different conjugate planes in leakage radiation microscopy9,11. The electrical terminals do not affect the plasmon propagation. However, a current-induced morphological deterioration of the nanowire drastically degrades the flow of surface plasmons. The combination of surface plasmon leakage radiation microscopy with a simultaneous analysis of the nanowire electrical transport characteristics reveals the intrinsic limitations of such plasmonic circuitry.

Silver nanowires can simultaneously transport electrons and optical information in the form of surface plasmons. A procedure is described here to realize such a shared circuitry and the limitations at propagating both information carriers are evaluated.

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information ...

Construction and Characterization of External Cavity Diode Lasers for Atomic Physics

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and Titanium Sapphire lasers as the workhorse laser of atomic physics labs1,2. Their versatility and prolific use throughout atomic physics in applications such as absorption spectroscopy and laser cooling1,2 makes it imperative for incoming students to gain a firm practical understanding of these lasers. This publication builds upon the seminal work by Wieman3, updating components, and providing a video tutorial. The setup, frequency locking and performance characterization of an ECDL will be described. Discussion of component selection and proper mounting of both diodes and gratings, the factors affecting mode selection within the cavity, proper alignment for optimal external feedback, optics setup for coarse and fine frequency sensitive measurements, a brief overview of laser locking techniques, and laser linewidth measurements are included.

This is an instructional paper to guide the construction and diagnostics of external cavity diode lasers (ECDLs), including component selection and optical alignment, as well as the basics of frequency reference spectroscopy and laser linewidth measurements for applications in the field of atomic physics.

Atom Fiziği Harici Boşluk Diode Lazer İnşaatı ve Karakterizasyonu

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and ...

Characterization of Recombination Effects in a Liquid Ionization Chamber Used for the Dosimetry of a Radiosurgical Accelerator

Most modern radiation therapy devices allow the use of very small fields, either through beamlets in Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) or via stereotactic radiotherapy where positioning accuracy allows delivering very high doses per fraction in a small volume of the patient. Dosimetric measurements on medical accelerators are conventionally realized using air-filled ionization chambers. However, in small beams these are subject to nonnegligible perturbation effects. This study focuses on liquid ionization chambers, which offer advantages in terms of spatial resolution and low fluence perturbation. Ion recombination effects are investigated for the microLion detector (PTW) used with the Cyberknife system (Accuray). The method consists of performing a series of water tank measurements at different source-surface distances, and applying corrections to the liquid detector readings based on simultaneous gaseous detector measurements. This approach facilitates isolating the recombination effects arising from the high density of the liquid sensitive medium and obtaining correction factors to apply to the detector readings. The main difficulty resides in achieving a sufficient level of accuracy in the setup to be able to detect small changes in the chamber response.

A growing number of radiation therapy devices offer the advantage of delivering the dose through very small beams to the tumor, allowing for increased conformity and higher doses per fraction. Many different detectors can be used for the dosimetry of these small fields. In the present study, the effect of ion recombination is investigated for a liquid ionization chamber using a stereotactic radiation therapy system.

Sıvı İyonizasyon Odası Rekombinasyon Etkileri Karakterizasyonu bir Radyocerrahi Accelerator Dozimetri için kullanılır

Most modern radiation therapy devices allow the use of very small fields, either through beamlets in Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) or via ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical Saturable Transitions (POST). In this technique the chemical properties of organic photochromic molecules that undergo single-photon reactions are exploited, enabling rapid top-down nanopatterning over large areas at low light intensities, thereby, allowing for the circumvention of the far-field diffraction barrier.4 Simple, cost-effective, high throughput and resolution alternatives to nanopatterning are being explored, such as, two-photon polymerization5,6, beam pen lithography (BPL)7, scanning electron beam lithography (SEBL), and focused ion beam (FIB) patterning. However, multi-photon approaches require high light intensities, which limit their potential for high throughput and offer low image contrast. Although, electron and ion beam lithographic processes offer increased resolution, the serial nature of the process is limited to slow writing speeds, which also prevents patterning of features over large areas. Beam-pen lithography is an approach towards parallel near-field optical lithography. However, the gap between the source of the beam and the surface of the photoresist needs to be controlled extremely precisely for good pattern uniformity and this is very challenging to accomplish for large arrays of beams. Patterning via Optical Saturable Transitions (POST) is an alternative optical nanopatterning technique for patterning sub-wavelength features1-3. Since this technique uses single photons instead of electrons, it is extremely fast and does not require high light intensities1-3, opening the door to massive parallelization.

We report that the diffraction limit of conventional optical lithography can be overcome by exploiting the transitions of organic photochromic derivatives induced by their photoisomerization at low light intensities.1-3 This paper outlines our fabrication technique and two locking mechanisms, namely: dissolution of one photoisomer and electrochemical oxidation.

Optik Doyurulabilen Geçişler aracılığıyla Desenlendirme - İmalat ve Karakterizasyonu

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Electron Channeling Contrast Imaging for Rapid III-V Heteroepitaxial Characterization

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging (ECCI) in a scanning electron microscope (SEM). ECCI allows for imaging of defects and crystallographic features under specific diffraction conditions, similar to that possible via plan-view transmission electron microscopy (PV-TEM). A particular advantage of the ECCI technique is that it requires little to no sample preparation, and indeed can use large area, as-produced samples, making it a considerably higher throughput characterization method than TEM. Similar to TEM, different diffraction conditions can be obtained with ECCI by tilting and rotating the sample in the SEM. This capability enables the selective imaging of specific defects, such as misfit dislocations at the GaP/Si interface, with high contrast levels, which are determined by the standard invisibility criteria. An example application of this technique is described wherein ECCI imaging is used to determine the critical thickness for dislocation nucleation for GaP-on-Si by imaging a range of samples with various GaP epilayer thicknesses. Examples of ECCI micrographs of additional defect types, including threading dislocations and a stacking fault, are provided as demonstration of its broad, TEM-like applicability. Ultimately, the combination of TEM-like capabilities &#8211; high spatial resolution and richness of microstructural data &#8211; with the convenience and speed of SEM, position ECCI as a powerful tool for the rapid characterization of crystalline materials.

The use of electron channeling contrast imaging in a scanning electron microscope to characterize defects in III-V/Si heteroexpitaxial thin films is described. This method yields similar results to plan-view transmission electron microscopy, but in significantly less time due to lack of required sample preparation.

Rapid III-V Heteroepitaxial Karakterizasyonu için Elektron Channeling Kontrast Görüntüleme

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly known as plasmonic effects, play an important role. Research in this field has, however, been impeded owing to the difficulty of fabricating devices containing the desired functional metal nanostructures. In order to provide a viable strategy to this issue, we herein show a transfer printing-based approach that allows the quick and low-cost integration of designed metal nanostructures with a variety of device architectures, including solar cells. Nanopillar poly(dimethylsiloxane) (PDMS) stamps were fabricated from a commercially available nanohole plastic film as a master mold. On this nanopatterned PDMS stamps, Ag films were deposited, which were then transfer-printed onto block copolymer (binding layer)-coated hydrogenated microcrystalline Si (&#181;c-Si:H) surface to afford ordered Ag nanodisk structures. It was confirmed that the resulting Ag nanodisk-incorporated &#181;c-Si:H solar cells show higher performances compared to a cell without the transfer-printed Ag nanodisks, thanks to plasmonic light trapping effect derived from the Ag nanodisks. Because of the simplicity and versatility, further device application would also be feasible thorough this approach.

A viable transfer printing-based methodology to introduce plasmonic metal nanostructures in solar cells is described. Using nanopillar poly(dimethylsiloxane) stamps, an Ag-based ordered nanodisk array was integrated with standard hydrogenated microcrystalline Si solar cells, which led to improved device performances due to plasmonic light trapping.

Transfer Baskı ile Hidrojene Mikrokristal Silikon Güneş Pilleri Işık Yakalama Gümüş Nanoyapıların Entegrasyonu

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Production of Synthetic Nuclear Melt Glass

Realistic surrogate nuclear debris is needed within the nuclear forensics community to test and validate post-detonation analysis techniques. Here we outline a novel process for producing bulk surface debris using a high temperature furnace. The material developed in this study is physically and chemically similar to trinitite (the melt glass produced by the first nuclear test). This synthetic nuclear melt glass is assumed to be similar to the vitrified material produced near the epicenter (ground zero) of any surface nuclear detonation in a desert environment. The process outlined here can be applied to produce other types of nuclear melt glass including that likely to be formed in an urban environment. This can be accomplished by simply modifying the precursor matrix to which this production process is applied. The melt glass produced in this study has been analyzed and compared to trinitite, revealing a comparable crystalline morphology, physical structure, void fraction, and chemical composition.

A protocol for the production of synthetic nuclear melt glass, similar to trinitite, is presented.

Sentetik Nükleer Erime Cam Üretimi

Realistic surrogate nuclear debris is needed within the nuclear forensics community to test and validate post-detonation analysis techniques. Here we ...

A Fabrication Method for Highly Stretchable Conductors with Silver Nanowires

Stretchable electronics are identified as a key technology for electronic applications in the next generation. One of the challenges in fabrication of stretchable electronic devices is the preparation of stretchable conductors with great mechanical stability. In this study, we developed a simple fabrication method to chemically solder the contact points between silver nanowire (AgNW) networks. AgNW nanomesh was first deposited on a glass slide via spray coating method. A reactive ink composed of silver nanoparticle (AgNPs) precursors was applied over the spray coated AgNW thin films. After heating for 40 min, AgNPs were preferentially generated over the nanowire junctions to solder the AgNW nanomesh, and reinforced the conducting network. The chemically modified AgNW thin film was then transferred to polyurethane (PU) substrates by casting method. The soldered AgNW thin films on PU exhibited no obvious change in electrical conductivity under stretching or rolling process with elongation strains up to 120%.

A simple synthesis method is used to chemically solder silver nanowire thin film to fabricate highly stretchable and conductive metal conductors.

Gümüş Nanotel ile son derece Gerilebilir İletkenler için bir Fabrikasyon Yöntemi

Stretchable electronics are identified as a key technology for electronic applications in the next generation. One of the challenges in fabrication of ...

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions &#8212; A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the manifold requirements during processing and application of such complex fluids. In this investigation, measuring protocols for a conclusive assessment of different process relevant rheological parameters have been evaluated. This includes the determination of yield stress, viscosity, wall slip velocity, structural recovery after large deformation and elongation at break as well as tensile force during filament stretching.
The importance of concomitant video recordings during parallel-plate rotational rheometry for a significant determination of rheological quantities is demonstrated. The deformation profile and flow field at the sample edge can be determined using appropriate markers. Thus, measurement parameter settings and plate roughness values can be identified for which yield stress and viscosity measurements are possible. Slip velocity can be measured directly and measuring conditions at which plug flow, shear banding or sample spillover occur can be identified clearly. 
Video recordings further confirm that the change in shear moduli observed during three stage oscillatory shear tests with small deformation amplitude in stage I and III but large oscillation amplitude in stage II can be directly attributed to structural break down and recovery. For the pastes investigated here, the degree of irreversible, shear-induced structural change increases with increasing deformation amplitude in stage II until a saturation is reached at deformations corresponding to the crossover of G' and G'', but the irreversible damage is independent of the duration of large amplitude shear. 
A capillary breakup elongational rheometer and a tensile tester have been used to characterize deformation and breakup behavior of highly filled pastes in uniaxial elongation. Significant differences were observed in all experiments described above for two commercial screen-printing silver pastes used for front side metallization of Si-solar cells.

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions &amp;#8212; A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

A protocol for a robust and application relevant rheological characterization of highly concentrated suspensions is presented. Silver pastes used for screen-printing application in solar cell production are employed as model systems.

Son derece Konsantre Süspansiyonlarının reolojik Karakterizasyonunda Zorluklar - Ekran-baskı Gümüş Pastaları için bir Vaka Çalışması

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the ...