粒子如何在湍流流体中移动?哥德堡大学的一篇论文中提出了一个新模型，可以找到这个问题的答案。该模型可以帮助加快新药的开发。

当你搅拌一杯水时，很容易认为水中的任何粒子最终都会陷入混乱并完全随机地移动。但情况并非总是如此。例如，所谓的主动微型游泳者可以自行在水流中移动。

哥德堡大学博士生纳维德·穆萨维 (Navid Mousavi) 创建了一个包含各种流体动力学因素的模型，以研究这些粒子如何处理甚至利用湍流。

微型游泳者可以是生物，例如浮游生物，也可以是纳米马达等工程粒子。浮游生物通过产生氧气为全球​​生态系统做出贡献，它们构成了海洋食物网的基础。

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Navid Mousavi 通过将活性物质物理学与机器学习原理相结合，创造了用于建模和研究微型游泳器导航的新方法。该论文发现了浮游生物在湍流栖息地中生存的最佳行为。

“在模型中，浮游生物使用本地信息进行导航，反映了这些小游泳者遇到的现实条件。与以前的模型不同，以前的模型的导航是基于全局信息的，”Navid Mousavi 说。

研究还表明，微型游泳者可以利用水流以比自身速度更快的速度移动，这对于生物和人工应用来说都是重要的见解。

这项研究的另一个令人兴奋的结果是发现了避免高湍流应变的最佳行为。令人惊讶的是，我们观察到微型游泳者倾向于逆流游泳，以保持在低应变区域的位置。

“这种行为似乎对于生存至关重要，可以让浮游生物避开捕食者并留在营养丰富的区域，”纳维德·穆萨维说。

医学发展的重要知识

所有发现的策略都被证明在几种不同的场景中有效，这意味着它们可以应用于现实生活中的情况。

这项研究的结果提供了具有多种应用的重要知识。例如，在医学领域，它可以帮助开发智能微型游泳器，可以将药物直接输送到身体的特定部位，使治疗更有效。在环境方面，这些微型游泳器可以帮助清理海洋中的微塑料，为地球更健康做出贡献。

纳维德·穆萨维 (Navid Mousavi) 表示：“未来，我们需要在实验中验证该模型，包括使用天然浮游生物和人工微型游泳者。”

研究人员还计划研究处理能源效率和多名游泳者集体行为的更复杂的模型。