通过施加电场，可以操纵微型游泳者的运动。来自马克斯普朗克动力学和自组织研究所（MPI-DS）、印度海德拉巴理工学院（IIT）和荷兰特恩特大学的科学家们通过比较实验和理论建模预测，描述了潜在的物理原理。他们能够通过微通道在振荡、壁面粘附和中心线方向之间调整运动方向和模式，从而实现与环境的不同交互。

微游泳者通常需要在狭窄的环境中独立航行，比如通过多孔介质或血管的微通道。游泳者可以是生物来源，如藻类或细菌，但也构成了用于运输化学品和药物的定制设计结构。在这种情况下，重要的是要控制它们与墙壁和边界的关系，因为人们可能希望它们交换燃料或信息，但也要避免它们停留在它们不应该停留的地方。

许多游泳者是带电的，因此电场可以提供一种通用的方法来引导他们通过复杂的环境。MPI-DS的科学家们现在在对自推进人工微游泳者的实验中探索了这一想法：“我们研究了电场和压力驱动流的组合对通道中人工微游泳者运动状态的影响，”MPI-DS的小组组长、特温特大学副教授科琳娜·马斯报告说。她总结道：“我们确定了不同的运动模式和控制它们的系统参数。”在之前的一篇文章中，科学家们已经证明了他们的人工游泳者更喜欢逆流而上，在海峡壁之间摆动。有了他们的新发现，现在有可能通过施加电场和流经通道来控制游泳者的运动方式。

通过这种方式，研究人员产生了一系列可能的运动模式：可以引导游泳者粘附在通道壁上或沿着其中心线运动，无论是振荡运动还是直线运动。如果他们在错误的方向出发，他们也可以执行u型转弯。科学家们用一种通用的水动力学模型分析了这些不同的状态，这种模型适用于任何带表面电荷的游泳者。印度理工学院海得拉巴分校助理教授Ranabir Dey解释说：“我们表明，带电游泳者的运动可以通过外部电场进一步控制。我们的模型可以帮助理解和定制人工微游泳者，并为自主微型机器人和其他生物技术应用提供灵感。”

作者：马克斯·普朗克动力学和自组织研究所

链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241029143900.htm

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