Collective beating of artificial microcilia

We combine technical, experimental and theoretical efforts to investigate the collective dynamics of artificial microcilia in a viscous fluid. We take advantage of soft-lithography and colloidal self-assembly to devise microcapets made of hundreds of slender magnetic rods. This novel experimental setup is used to investigate the dynamics of extended cilia arrays driven by a precessing magnetic field. Whereas the dynamics of an isolated cilium is a rigid body rotation, collective beating results in a symmetry breaking of the precession patterns. The trajectories of the cilia are anisotropic and experience a significant structural evolution as the actuation frequency increases. We present a minimal model to account for our experimental findings and demonstrate how the global geometry of the array imposes the shape of the trajectories via long range hydrodynamic interactions.Comment: 5 pages, 3 figure

Membrane Spin Up in a Normal Gravity Field: Experiments and Simulations

Finite element simulations and experimental observations of the spin up in vacuum of a thin membrane loaded by gravity are presented. The numerical techniques take into account the run time of each simulation and energy convergence; it is shown that accurate results can be obtained quite quickly in a rotating reference frame, and that including stiffness-proportional material damping helps convergence of the integration. It is also found that a very fine finite element mesh around the hub of the membrane is required to obtain consistent results. The experimental setup allows spinning of the membrane in a vacuum box; a measurement technique that uses stereo Digital Image Correlation is presented. A comparison between experiments and simulations using characteristic parameters of the shape of a membrane, i.e. the number of rotational symmetric waves, the average deflection, and the elastic bending strain energy of the membrane, shows good agreement between experiments and simulations

The Genome of the Toluene-Degrading Pseudomonas veronii Strain 1YdBTEX2 and Its Differential Gene Expression in Contaminated Sand.

The natural restoration of soils polluted by aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene and m- and p-xylene (BTEX) may be accelerated by inoculation of specific biodegraders (bioaugmentation). Bioaugmentation mainly involves introducing bacteria that deploy their metabolic properties and adaptation potential to survive and propagate in the contaminated environment by degrading the pollutant. In order to better understand the adaptive response of cells during a transition to contaminated material, we analyzed here the genome and short-term (1 h) changes in genome-wide gene expression of the BTEX-degrading bacterium Pseudomonas veronii 1YdBTEX2 in non-sterile soil and liquid medium, both in presence or absence of toluene. We obtained a gapless genome sequence of P. veronii 1YdBTEX2 covering three individual replicons with a total size of 8 Mb, two of which are largely unrelated to current known bacterial replicons. One-hour exposure to toluene, both in soil and liquid, triggered massive transcription (up to 208-fold induction) of multiple gene clusters, such as toluene degradation pathway(s), chemotaxis and toluene efflux pumps. This clearly underlines their key role in the adaptive response to toluene. In comparison to liquid medium, cells in soil drastically changed expression of genes involved in membrane functioning (e.g., lipid composition, lipid metabolism, cell fatty acid synthesis), osmotic stress response (e.g., polyamine or trehalose synthesis, uptake of potassium) and putrescine metabolism, highlighting the immediate response mechanisms of P. veronii 1YdBTEX2 for successful establishment in polluted soil

Spin-Stabilized Membrane Antenna Structures

This paper explores the possibility of using spin-stabilized membrane structures for large phased array microwave antennas (typically L-Band or S-Band from 1 GHz to 4 GHz). The biggest challenge is to be able to sufficiently stabilize the system in order to limit its sensitivity to space disturbances (maneuvering, reaction wheels, and other imposed forces) and manufacturing imperfections. First, a flatness requirement for microwave antennas is derived. Then a frequency analysis of orthotropic flat structures spinning at different angular velocities and with different bending stiffnesses is carried out. These analyses, together with finite element simulations, are used to derive scaling laws to study the behavior of structures spinning in space. A test case, based on a spinning structure perturbed at the hub, is considered. An analytical solution of the free vibration of this test case is compared to the results of finite-element method simulations with Abaqus/Standard. Finally a test setup to study the dynamics of scaled spinning membranes in the laboratory is presented. Gravity effects in such an experiment are expected to be small

Promozione di sistemi locali di produzione agro-alimentare di rilevante interesse

La nozione di \u201csistema locale di produzione agro-alimentare\u201d, in quanto realt\ue0 comprensiva delle fasi e dei modi di produzione, trasformazione, preparazione e consumo alimentare, \ue8 stata messa in rapporto all\u2019identit\ue0 come elemento costitutivo, plurale e valore relazionale nella filiera agroalimentare lombarda. Ci si \ue8 proposti la verifica delle componenti del sistema, al fine dell\u2019individuazione di un modello, sondato tramite lo studio di casi e la ricerca sul campo condotta nella primavera del 2012, riscontrando le condizioni, i requisiti, le reti di relazioni che rendono identificabili e viventi le qualit\ue0 del \u201csistema locale di produzione agro-alimentare\u201d a valenza identitaria. Al centro del lavoro \ue8 stata posta quindi la ricostruzione teorica e metodologica della matrice produttiva, ecologica ed antropologica della produzione agro-alimentare di qualit\ue0, entro sistemi viventi di cui si vogliono comprendere le qualit\ue0 e le relazioni che li rendono originali e capaci di tenuta, riproduzione, immagine, riconoscibilit\ue0 e attrattivit\ue0, oltre che di specifici vantaggi competitivi. Il portato essenziale della ricerca conferma e rende visibili i nessi tra produzione agroalimentare ancorata ai luoghi e costruzione di identit\ue0, configurazioni sociali e progettualit\ue0. Lo studio e la ricerca sul campo di 6 casi (il Vigneto Capretti a Brescia, il mais spinato a Gandino, lo stracchino di Corna Imagna, il grano saraceno a Teglio, l\u2019asparago di Mezzago e il Bitto di Gerola), corrispondenti ad altrettante localit\ue0 lombarde caratterizzate dalla presenza di produzioni agroalimentari \u201cstoriche\u201d, ha consentito di confermare l\u2019ipotesi di partenza circa l\u2019esistenza di sistemi di produzione agroalimentare locale, con un forte ruolo identitario, in quanto sistemi capaci di comprendere una pluralit\ue0 di dimensioni (e quindi vitali e autosostenibili). Questi sistemi presentano tratti comuni, che possono consentire di identificare un modello abbastanza preciso, tale da distinguere queste realt\ue0 dalle numerose espressioni di tradizione alimentare presenti in Italia e in Lombardia. La conoscenza diretta delle diverse realt\ue0 ha messo in evidenza il loro accentuato e, per certi versi, inaspettato dinamismo e l\u2019essere caratterizzati da un percorso diversificato nei modi e nei tempi, ma associabile all\u2019impatto con una crisi profonda, in quanto realt\ue0 cancellate e/o minacciate da uno sviluppo sociale che assegnava alla produzione agricola un connotato unidimensionale. Questi sistemi locali non si sono adeguati alla logica produttivistica, ossia a svolgere un ruolo subalterno di ingranaggio di filiere industriali, ma per lunghe fasi si sono dovuti relegare nel \u201csommerso\u201d (come a Corna Imagna), sono spariti (asparago di Mezzago, mais a Gandino) o quasi (grano saraceno di Teglio, vigneto Capretti di Brescia). O hanno rischiato di essere omologati a qualcosa di molto diverso (Bitto storico). Sia che si sia trattato di un \u201crecupero\u201d o di una faticosa sopravvivenza (nella speranza di tempi migliori), in tutti i casi questi sistemi sono oggi vitali grazie a scelte consapevoli e meditate, a investimenti (economici e non) di gruppi, aggregazioni spontanee, Amministrazioni locali. Le motivazioni che hanno consentito di far rinascere o sopravvivere questi sistemi sono la garanzia della loro solidit\ue0: il coinvolgimento di una pluralit\ue0 di soggetti sociali estranei o non direttamente coinvolti nelle logiche settoriali del \u201ccomparto agricolo\u201d costituisce la garanzia che la pluridimensionalit\ue0 di queste realt\ue0 continuer\ue0 ad essere considerata e implementata, che la dimensione comunitaria che caratterizza queste esperienze, l\u2019intreccio fecondo e auto-propulsivo tra la dimensione produttiva, sociale e culturale verranno mantenute. Il processo che ha consentito, a fronte di concrete minacce di dispersione di un patrimonio, di reagire e costruire progetti, relazioni, iniziative \ue8 rappresentato ABSTRACT 6 dall\u2019esistenza, nelle realt\ue0 che abbiamo studiato, di una serie di requisiti, che probabilmente non sono facilmente rinvenibili altrove: un orgoglio per le origini e per la specificit\ue0 territoriale, la presenza di una rete di associazionismo e volontariato superiore alla media e di una memoria collettiva viva di \u201ccomunit\ue0 di pratica\u201d (ancora vitali o comunque vive nella memoria dei loro componenti), la conservazione di saperi, reti socio-tecniche. Soprattutto un capitale sociale, in grado di dare forza a tutti questi elementi. In questo quadro, prodotti agroalimentari, tecniche, saperi e relazioni costruiti intorno a tali dimensioni rappresentano un elemento, ma non l\u2019unico, e non necessariamente il pi\uf9 importante dell\u2019identit\ue0 locale.Di certo, per\uf2, la riattivazione di questi sistemi contribuisce efficacemente all\u2019identit\ue0 e alla riattivazione di reti e fattori di coesione, anche nella prospettiva di un\u2019azione comunitaria nuova e inclusiva, che trae stimoli, valori, simboli dal passato, ma per giocarli in una scommessa di futuro, fuori da ogni logica di arroccamento. Forti di un capitale sociale non comune, le realt\ue0 studiate hanno saputo escogitare modelli di integrazione tra dimensione economico-imprenditoriale (sempre presente nella consapevolezza della \u201cregia\u201d di queste esperienze) e dimensione di reciprocit\ue0, gratuit\ue0, volontariato. Il capitale di fiducia ha consentito di distribuire tra diversi soggetti in connessione tra loro il ruolo di \u201cinnesco\u201d, \u201caccompagnamento\u201d, \u201cinvestimento in beni collettivi e pubblici\u201d. La ricerca sul campo fornisce e accresce la consapevolezza che i sistemi agroalimentari identitari che abbiamo studiato forniscano parecchi insegnamenti. Ma essi rappresentano un modello facilmente replicabile? No, considerati i prerequisiti (non solo una storia e una specificit\ue0 percepita alle spalle che crea memoria condivisa, capitale sociale ecc., ma anche una capacit\ue0 progettuale e la presenza di soggetti in grado di animare il processo di riattivazione di relazioni). La capacit\ue0 di diffusione (verso le localit\ue0 limitrofe) o di imitazione (verso realt\ue0 a macchia di leopardo presenti sul territorio) di queste esperienze \ue8 comunque un potenziale. In pi\uf9 casi la volont\ue0 di \u201csmuovere i vicini\u201d, di coinvolgere in reti o circuiti, localit\ue0 anche di altre province con prodotti ed esperienze simili, indica che c\u2019\ue8 volont\ue0 di trasmettere, di rafforzarsi in una rete, di includere altre comunit\ue0 in progetti condivisi. Il campanilismo appartiene a una dimensione che qui non esiste pi\uf9 (per quanto altrove ben presente e spesso paralizzante). I casi studiati (ma ne possono essere individuati altri), rappresentano quindi una grande potenzialit\ue0, insieme alla loro capacit\ue0 di prefigurare elementi di progettualit\ue0 a diversi livelli e domande esperte alle politiche regionali, facendo intravedere un territorio denso di soggettivit\ue0, pratiche e saperi in quanto capace di dare e rigenerare forme plurali di identit\ue0. Non solo perch\ue9 possono essere punti di forza di una Lombardia che sottolinea e valorizza le sue grandi tradizioni storiche nel campo agroalimentare (spesso lasciate in ombra e poco valorizzate a differenza di altre regioni), che si presenta con realt\ue0 al tempo stesso antiche e avanzate ma, soprattutto, per la capacit\ue0 di questi sistemi di \u201criformare\u201d attraverso un rinnovamento di visioni, il rapporto tra le dimensioni produttive, educative, turistiche, sociali, storiche e identitarie della produzione agroalimentare. Con l\u2019obiettivo di valorizzare potenzialit\ue0 ora disperse, di migliorare qualit\ue0 di vita e attrattivit\ue0 di territori ora \u201cmarcati\u201d come \u201cfabbriche agricole\u201d o come \u201caree sterili\u201d (conurbazioni cementificate, ma anche i \u201cdeserti verdi\u201d, esiti di un certo ambientalismo figlio della defunta societ\ue0 industriale dell\u2019energia a buon mercato). Una riflessione quindi che non riguarda solo i \u201cnostri\u201d laboratori sociali \u2013 di per s\ue9 comunque in grado di costituire una realt\ue0 di \u201cfiore all\u2019occhiello\u201d, meritevole di riconoscimento e di visibilit\ue0 (e di incentivo alla disseminazione), ma anche con riguardo a importanti comparti della produzione agroalimentare e del sistema culturale e turistico lombardo

Filling of Parallel Microchannel Networks: Analysis of the De-synchronization

Point-of-care (POC) reaction microchambers are basis features of biotechnological devices. Most of the time biotechnological devices comprise multiple reaction chambers, in order to achieve simultaneously as many reactions as possible, enhancing the efficiency of these devices. Parallelization requires the precise filling and loading of these chambers, and the best synchronization is searched for. De-synchronization triggers the formation of air bubbles and leads to anomalous functioning of the device. It has been observed that synchronized filling of microchannels and fluidic networks is often an experimental challenge. In fact, this experimental difficulty directly stems from the conceptual approach of the design of the network. In this work we theoretically investigate the filling of networks, driven by the injection pressure of a pump. The additional effect of capillary forces is also taken into account. Experimental results are compared with the theoretical model. Rules for better synchronization are enounced

Development of a new portable air sampler based on electrostatic precipitation

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