由战术跑-翻滚动力学优化的微运动者群集输运效率
软凝聚态物质
2025-09-30 v1 生物物理
摘要
微生物和微型机器人群集的集体运动可用于颗粒输送，尤其当受外部磁场、光导向或化学导向作用时。这种货运通过水动力诱导得到显著增强，即围绕 fluid 以及溶解的分子或悬浮颗粒被随群集整体运动而吸引。然而，如何影响由随机跑-翻滚运动引起的有向诱导，以及这种运动模式如何耦合到颗粒扩散方面仍不清楚。本文结合理论与仿真，计算不同程度运动员导向性下的诱导速度和扩散系数。意外地发现，输运效率佩克尔数（即迁移输运与扩散输运之比）在中间导向性值时最为 optimal，即完美引导的活性悬浮液性能不如具有随机重新取向的悬浮液。这些结果可能对微型机器人药物输送以及微生物环境中的营养物质输送具有启发意义。
引用
@article{arxiv.2509.25068,
title = {Collective transport efficiency of microswimmer swarms optimized by tactic run-tumble dynamics},
author = {Maggie Liu and Arnold J. T. M. Mathijssen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.25068},
year = {2025}
}