Controlled propulsion and separation of helical particles at the nanoscale
Notice bibliographique
Résumé
Controlling the motion of nano and microscale objects in a fluid environment is a key factor in designing optimized tiny machines that perform mechanical tasks such as transport of drugs or genetic material in cells, fluid mixing to accelerate chemical reactions, and cargo transport in microfluidic chips. Directed motion is made possible by the coupled translational and rotational motion of asymmetric particles. A current challenge in achieving directed and controlled motion at the nanoscale lies in overcoming random Brownian motion due to thermal fluctuations in the fluid. We use a hybrid lattice-Boltzmann molecular dynamics method with full hydrodynamic interactions and thermal fluctuations to demonstrate that controlled propulsion of individual nanohelices in an aqueous environment is possible. We optimize the propulsion velocity and the efficiency of externally driven nanohelices. We quantify the importance of the thermal effects on the directed motion by calculating the Péclet number for various shapes, number of turns and pitch lengths of the helices. Consistent with the experimental microscale separation of chiral objects, our results indicate that in the presence of thermal fluctuations at Péclet numbers >10, chiral particles follow the direction of propagation according to its handedness and the direction of the applied torque making separation of chiral particles possible at the nanoscale. Our results provide criteria for the design and control of helical machines at the nanoscale.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».