Experimentalphysik III, Winter 2025: VL N, Abbildung mit Spiegeln und Linsen

Ob die Wärmebildkamera wohl sieht, wie der heiße Tee die Kehle runterläuft?

… und auch hier: leider nein.

Experimentalphysik III, Winter 2025: VL 15, Streuung

Erklärvideo zur Veröffentlichung:

Anna V. Schepers, Charlotta Lorenz, Peter Nietmann, Andreas Janshoff, Stefan Klumpp, Sarah Köster: PNAS (2021)

Multiscale mechanics and temporal evolution of vimentin intermediate filament networks

The cytoskeleton, an intricate network of protein filaments, motor proteins, and cross-linkers, largely determines the mechanical properties of cells. Among the three filamentous components, F-actin, microtubules, and intermediate filaments (IFs), the IF network is by far the most extensible and resilient to stress. We present a multiscale approach to disentangle the three main contributions to vimentin IF network mechanics—single-filament mechanics, filament length, and interactions between filaments—including their temporal evolution. Combining particle tracking, quadruple optical trapping, and computational modeling, we derive quantitative information on the strength and kinetics of filament interactions. Specifically, we find that hydrophobic contributions to network mechanics enter mostly via filament-elongation kinetics, whereas electrostatics have a direct influence on filament–filament interactions.

Publikation: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2102026118

Erklärvideo zur Veröffentlichung:

Laura Schaedel, Charlotta Lorenz, Anna V. Schepers, Stefan Klumpp, Sarah Köster: Nature Communications (2021)

Vimentin intermediate filaments stabilize dynamic

The cytoskeleton determines cell mechanics and lies at the heart of important cellular functions. Growing evidence suggests that the manifold tasks of the cytoskeleton rely on the interactions between its filamentous components—actin filaments, intermediate filaments, and microtubules. However, the nature of these interactions and their impact on cytoskeletal dynamics are largely unknown. Here, we show in a reconstituted in vitro system that vimentin intermediate filaments stabilize microtubules against depolymerization and support microtubule rescue. To understand these stabilizing effects, we directly measure the interaction forces between individual microtubules and vimentin filaments. Combined with numerical simulations, our observations provide detailed insight into the physical nature of the interactions and how they affect microtubule dynamics. Thus, we describe an additional, direct mechanism by which cells establish the fundamental cross talk of cytoskeletal components alongside linker proteins. Moreover, we suggest a strategy to estimate the binding energy of tubulin dimers within the microtubule lattice.

Publikation: https://doi.org/10.1038/s41467-021-23523-z

In diesem Video erklären wir eins unserer Experimente am Europäischen Freie-Elektronen-Laser EuXFEL in Schenefeld zur Dynamik explodierender Plasma-Blasen in Wasser (englische Tonspur + Untertitel, jetzt auch deutsche LLM-Übersetzung).

Publikation dazu: https://www.nature.com/articles/s41467-021-23664-1

animierte Visualisierung: vier Sammellinsen in Folge geschaltet, jeweils die drei Konstruktionsstrahlen gezeichnet; für die zweite Linse wird die Gegenstandsweite variiert, wodurch die Position des Bildes und auch der Folgelinsen neu berechnet wird.

Die drei Strahlen zur Konstruktion der Bildgebung einer Sammellinse:

Das Video zeigt in Graustufen die Schichtaufnahmen eines Elektrolyt-Kondensators im Röntgen-Mikro-CT; Pixelgröße hier ungefähr (nicht kalibriert) 5 Mikrometer.

Kaustik im Vergleich, es treten an: der parabolische und der runde Hohlspiegel. Mittwoch live in der Vorlesung, aber jetzt schon für Euch online!

Links als "Gegenstand" ein Buckyball; rechts in grün (Kugel) und blau (Parabel) zwei Hohspiegel, welche unseren Gegenstand abbilden. Die entsprechenden Strahlbündel sind ebenfalls grün bzw. blau dargestellt; an ihren Treffpunkten bilden sie jeweils das Objekt ab. In weiß dargestellt ist das "ideale" Bild für eine abbildungsfehlerfreie Optik.

Die zwei Kurven geben die Kaustik an, hier im Sinne: an welcher Stelle das Bild unsere Gegenstandes entsteht, abhängig von dessen vertikalen Position. Ideal wäre die längentreue Abbildung in eine Ebene.