细菌负载液桥瞬态动力学研究洞察

我们通过实验与理论分析研究了细菌负载液桥的蒸发与沉淀形成力学机制。实验采用含有运动型与非运动型沙门氏菌（Salmonella Typhimurium）和铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）的水悬浮液，在亲水基底间构建液桥构型。利用逆对数蒸发通量模型，我们以约束距离为参数，研究了圆柱体/悬链面体积模型下的体积回归行为。对于所有约束距离，归一化体积与时间后，回归呈线性，与纯静置液滴情况一致。然而，在归一化体积与维度化时间空间中，我们观察到非线性现象，因为蒸发时间尺度与约束距离呈非线性关系。这些非线性通过悬链面模型得以捕捉。悬链面模型与所有约束距离下的实验体积回归数据以及高约束距离下的瞬态液桥界面演化轮廓吻合。我们还利用微观/纳米表征技术研究了沉淀图案与细菌分布。结果表明，平均沉淀图案在静置液滴和较高约束距离下均类似于咖啡环沉积，尽管其底层细菌分布不同。对于较低约束距离，我们观察到由咖啡环效应、粘滑运动和薄膜不稳定性共同作用形成的图案。约束距离的减小导致细菌聚集方式改变，形成多图案网络而非单一圆周边缘沉积。我们证明运动型细菌的尺寸随约束距离减小而增大，而非运动型细菌在沉淀物中的尺寸保持不变。