مصرف سوخت یک میکروشناگر 12 اکتبر 2023 اکنون می توان میزان نیرویی که یک میکروشناگر برای حرکت نیاز دارد، آسان تر تعیین کرد. دانشمندان دپارتمان فیزیک ماده زنده در موسسه ماکس پلانک برای پویایی و خود سازمان دهی (MPI-DS) یک قضیه کلی برای محاسبه حداقل انرژی مورد نیاز برای نیروی محرکه ایجاد کردند. این بینش ها به درک عمیقی برای کاربردهای عملی، مانند حمل و نقل هدفمند مولکول ها و بسترها اجازه می دهد. یکی از مهم ترین ویژگی های یک وسیله نقلیه اعم از خودرو، هواپیما یا کشتی، مصرف سوخت آن برای طی کردن مسافت معین با سرعت معین است. در دنیای میکروسکوپی، اجسام کوچکی وجود دارند که می توانند خود را در یک محیط سیال حرکت دهند. این به اصطلاح ریزشناگرها شامل باکتری‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها هستند که از مژگان یا تاژک‌ها برای حرکت استفاده می‌کنند، اما از اشیاء مصنوعی نیز استفاده می‌کنند. در حالی که میکروب‌های بیولوژیکی برای شنای کارآمد تکامل یافته‌اند، درک مکانیسم‌های پشت خود رانش برای طراحی ریزشناگرهای مصنوعی نیز لازم است. رویکردی جدید برای توصیف حرکت ریزشناگران  یک مدل جدید امکان طراحی شناگرهای میکرو با مصرف سوخت کارآمد را فراهم می کند. © MPI-DS / LMP در حالی که بسیاری از مدل‌ها تا کنون با ریزشناگران به‌گونه‌ای رفتار می‌کردند که گویی توسط یک نیروی خارجی کشیده یا کشیده شده‌اند، مدل جدید بر انرژی مورد نیاز برای خود رانشی میکروشناگر تمرکز دارد. آندری ویلفان، رهبر گروه در MPI-DS، توضیح می‌دهد: «بسیاری از مشکلات بهینه‌سازی که در گذشته به استفاده از رایانه نیاز داشتند، اکنون با قلم و کاغذ قابل حل هستند. همچنین می توان از نتایج برای تعیین کارآمدترین شکل میکروشناگرهای فعال استفاده کرد. ویلفان توضیح می‌دهد: «در حالی که در نگاه اول ممکن است شکل‌های به‌دست‌آمده برای ما شگفت‌انگیز به نظر برسند، نگاه دقیق‌تر نشان می‌دهد که آنها در واقع شباهت‌های چشمگیری با اشکال موجود در طبیعت دارند». بهینه سازی طراحی میکروشناگرهای مصنوعی مدل جدید پیشنهادی تفاوت در تولید آنتروپی بین ریزشناگران فعال و ذرات رانده شده خارجی را روشن می کند. در مقیاس میکروسکوپی، اثرات آنتروپیک نقش مهمی برای حرکت ذرات ایفا می کند. عبدالله دادی موسی ایدر، نویسنده اول این مطالعه، خلاصه می‌کند: «نتایج ما بر چندین زمینه تحقیقاتی مانند میکروسیال، بیوفیزیک و علم مواد تأثیر می‌گذارد». میکروشناگرها این پتانسیل را دارند که ذرات و مولکول هایی مانند داروهای پزشکی را به صورت هدایت شده به منطقه مورد نظر منتقل کنند. Daddi-Moussa-Ider نتیجه می گیرد: "درک عمیق از اصول حرکت میکروشناگرها بنابراین فرصت های زیادی را برای نوآوری و کاربردهای عملی باز می کند."

Center for Turbulence Research​ https://ctr.stanford.edu/

Barron, Randall F. 1985. Cryogenic Systems. 2nd. New York, N.Y.: Oxford University