Janus 微型游泳器是低效的流体混合器

自驱动微泳体（autophoretic microswimmers）产生的流体流动已被提出作为一种在微纳尺度增强质量传输与混合的机制。在此，我们实验研究了光催化二氧化硅-二氧化钛 Janus 微球构成的二维模型“活性浴”，在集体行为出现之前的不同微泳体密度下增强示踪粒子扩散的能力。受实验发现与先前生物微生物结果之间相似性的启发，我们随后采用通用的 squirmer 框架对 Janus 微泳体建模，具体将其视为中性 squirmer。数值模拟忠实捕捉了我们的观测，揭示了示踪传输的微观机制，并使我们能将参数空间扩展到实验系统之外。我们找到有力证据：在近场相互作用主导了活性 Janus 浴中示踪扩散的增强，并基于标度论证确定了化学微泳体增强示踪传输的工作窗口。基于此论证，我们认为对许多化学活性胶体系统，仅靠流体动力学可能不足以引起具有大扩散系数的被动组分的显著混合。