双帆微运动器的可调非对称游动
生物物理
2026-02-20 v1
摘要
许多生物微运动器可通过调节游动姿态以实现对特定方向的 motility 控制，这往往无需显著的形态或结构非对称性，也无需运动附件（如鞭毛）的数量或组织方式。本 work 我们识别并验证了双帆微运动器实现非对称转向的核心原理：推动力在可构造性作用下驱动平移，同时在破坏性作用下驱动旋转。我们探讨了这一可调双帆游动机制在不同系统中的影响，从简单的概念模型到对 exemplar 游动器的详细计算表示。结果表明，关键驱动因素（如鞭毛振频）与游动轨迹曲率之间存在明显的定量关系。我们讨论了作为光源趋性运动模型的绿色藻 Chlamydomonas reinhardtii，它通过对称的乳浸式游动实现前进运动，可能利用这一特性实现光源趋性。最后，我们在以 Chlamydomonas 为灵感的机器人物理模型中验证了预测，通过闭环控制实现了光源趋性转向。
引用
@article{arxiv.2602.17521,
title = {Tunable asymmetric swimming in biflagellate microswimmers},
author = {Benjamin J. Walker and Clément Moreau and Tommie L. Robinson and Zhaochen J. Xu and Daniel I. Goldman and Eamonn A. Gaffney and Kirsty Y. Wan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.17521},
year = {2026}
}