无湍流的微尺度混合:科学家发现粘性流体中信息擦除的极限
在湍流流体中,各组分很容易混合。然而,在黏度更高的流体中,例如细胞腔内封闭的流体,颗粒和分子的混合则更具挑战性。由于时间在此类系统中也起着重要作用,仅靠分子运动的缓慢混合通常不够充分,因此需要高效的搅拌策略来维持其功能。
在马普托理工学院生命物质物理系,科学家们研究了这种混合动力学背后的普遍物理原理。他们确定了当能量成本或流体运动成为限制因素时,能够实现系统最佳混合的方案。该论文发表在《物理评论快报》上。
“我们发现,最有效的搅拌策略具有通用结构,并且在时间上是对称的,”该研究的第一作者Luca Cocconi说?!罢庑┳钣欧桨附沂玖嗽谡庋南低持校畔ⅲɡ绻赜诹W拥纳矸莺臀恢茫┍挥行Р脸母鞠拗?。”
“我们无需借助模拟就能得出明确的结果,”该研究的最后一位作者安德烈·维尔凡(Andrej Vilfan)解释道?!罢夥浅A瞬黄?,因为这类优化问题通常无法通过分析解决?!?/span>
总体而言,这项研究加深了对细胞和微流体系统中混合动力学的理解。同时,它为在微尺度工程中设计高效的混合策略提供了理论框架。
更多信息: Luca Cocconi 等人,低雷诺数下的信息最优混合,《物理评论快报》(2025)。DOI :10.1103/cl9m-cmhb
期刊信息: 《物理评论快报》
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