磁驱动人工纤毛的非对称运动
生物物理
2018-06-13 v1 软凝聚态物质
摘要
大多数微生物利用具有非对称拍动的海毛状纤毛来执行重要的生物物理过程。在本文中，我们展示了一种制备磁性人工纤毛的新方法，其能够实现这种受生物启发的、对低雷诺数下产生微流传输至关重要的非对称拍动模式。该纤毛采用光刻工艺结合磁性镍铁坡莫合金沉积制备，形成可由外加磁场变化操控的柔性细丝。采用旋转永磁体驱动纤毛。我们考察了单根纤毛的运动学，并证明纤毛运动由弹性、磁性与黏性力的相互作用决定。具体而言，前摆由使纤毛弯曲的磁体旋转诱发，而恢复摆则由变形纤毛的伸直、释放所积累的弹性势能来定义。前摆与恢复摆期间主导作用力的这种差异导致了纤毛的非对称拍动模式。此类磁性纤毛可应用于微流泵送、混合及其他流体处理过程。
引用
@article{arxiv.1806.04320,
title = {Asymmetric motion of magnetically actuated artificial cilia},
author = {Srinivas Hanasoge and Matthew Ballard and Peter J. Hesketh and Alexander Alexeev},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.04320},
year = {2018}
}