마이크로 수영자를 위한 내비게이션 시스템

전기장을 적용하면 마이크로 수영자의 움직임을 조작할 수 있습니다. Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization(MPI-DS), Indian Institute of Technology(IIT) Hyderabad, 네덜란드 Twente University의 과학자들은 실험과 이론적 모델링 예측을 비교하여 기본 물리적 원리를 설명합니다. 그들은 진동, 벽 부착 및 중심선 방향 사이의 마이크로 채널을 통해 운동 방향과 모드를 조정하여 환경과의 다양한 상호 작용을 가능하게 합니다.

미세수영자는 다공성 매체나 혈관을 통과하는 미세채널과 같은 좁은 환경을 독립적으로 탐색해야 하는 경우가 많습니다.

수영 물체는 조류나 박테리아와 같은 생물학적 기원을 가질 수도 있지만, 화학 물질과 약물을 운반하는 데 사용되는 맞춤형 구조물을 구성할 수도 있습니다.

이런 경우, 벽과 경계를 기준으로 수영하는 방식을 제어하는 ​​것이 중요합니다. 연료나 정보를 교환하게 하되, 적절하지 않은 곳에 붙어 있지 않도록 해야 하기 때문입니다.

수영 선수 중 다수는 전기적으로 대전되어 있어, 전기장은 복잡한 환경에서 수영 선수를 안내하는 다재다능한 방법을 제공할 수 있습니다.

MPI-DS의 과학자들은 이제 자체 추진 인공 마이크로 수영체에 대한 실험에서 이 아이디어를 탐구했습니다. "우리는 전기장과 압력 구동 흐름의 조합이 채널 내 인공 마이크로 수영체의 운동 상태에 미치는 영향을 조사했습니다." MPI-DS의 그룹 리더이자 트벤테 대학교의 준교수인 코리나 마스가 보고했습니다.

"우리는 운동의 뚜렷한 모드와 이를 제어하는 ​​시스템 매개변수를 식별했습니다."라고 그녀는 요약했습니다.

과학자들은 이전 논문에서 인공 수영자가 수로 벽 사이를 오가며 상류로 수영하는 것을 선호한다는 것을 입증한 바 있습니다.

새로운 발견에 따르면, 이제는 전기장을 적용하여 수영자의 움직임과 채널을 통한 흐름을 제어할 수 있게 됐습니다.

이런 방식으로 연구자들은 광범위한 가능한 운동 패턴을 생성했습니다. 수영자는 진동 또는 직선 운동으로 채널 벽에 부착하거나 중심선을 따르도록 지시받을 수 있습니다. 또한 잘못된 방향으로 출발하면 U턴을 실행할 수도 있습니다. 과학자들은 표면 전하를 가진 모든 수영자에게 적용할 수 있는 일반 유체 역학 모델을 사용하여 이러한 다양한 상태를 분석했습니다. IIT 하이데라바드의 조교수인 라나비르 데이는 "우리는 외부 전기장을 사용하여 충전된 수영자의 운동성을 추가로 제어할 수 있음을 보여줍니다. 저희 모델은 인공 마이크로 수영자를 이해하고 사용자 정의하는 데 도움이 될 수 있으며 자율 마이크로 로봇 및 기타 생명공학 응용 분야에 대한 영감을 제공할 수 있습니다."라고 설명합니다.

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