局域光生物对流的光控

微生物的运动性通常以对环境物理化学刺激的复杂响应为特征。尽管这些响应的生物学基础往往尚不清楚，但对其的利用已有望在个体和集体层面直接控制活体活性物质的运动。在此，我们利用模式微藻小球藻（Chlamydomonas reinhardtii）的趋光能力，精确控制局域细胞光聚集的时机与位置，从而实现孤立生物对流羽流的受控发展。这种新型光生物对流允许对不稳定性的时空动力学及随之产生的全局再循环进行精确、快速且可重构的控制，并能够实时启动与停止。一个简单的连续介质模型解释了悬浮液的趋光响应，并展示了如何将光照场的时空动力学用作简单的外部开关以产生高效的生物混合。