Non-Stokesian dynamics of magnetic helical nanoswimmers under confinement
Notice bibliographique
Résumé
Electromagnetically propelled helical nanoswimmers offer great potential for nanorobotic applications. Here, the effect of confinement on their propulsion is characterized using lattice-Boltzmann simulations. Two principal mechanisms give rise to their forward motion under confinement: (i) pure swimming and (ii) the thrust created by the differential pressure due to confinement. Under strong confinement, they face greater rotational drag but display a faster propulsion for fixed driving frequency in agreement with experimental findings. This is due to the increased differential pressure created by the boundary walls when they are sufficiently close to each other and the particle. We have proposed two analytical relations (i) for predicting the swimming speed of an unconfined particle as a function of its angular speed and geometrical properties, and (ii) an empirical expression to accurately predict the propulsion speed of a confined swimmer as a function of the degree of confinement and its unconfined swimming speed. At low driving frequencies and degrees of confinement, the systems retain the expected linear behavior consistent with the predictions of the Stokes equation. However, as the driving frequency and/or the degree of confinement increase, their impact on propulsion leads to increasing deviations from the Stokesian regime and emergence of nonlinear behavior.
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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) | 0,002 | 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 ».