शोधकर्ताओं ने द्रव गतिविधि के नियमों का उल्लंघन करने वाले माइक्रोस्विमर विकसित किए

फ्रीडरिक-अलेक्जेंडर-यूनिवर्सिटी एर्लांगेन-न्यूर्नबर्ग (एफएयू), लिएज विश्वविद्यालय और हेल्महोल्ट्ज इंस्टीट्यूट एर्लांगेन-न्यूर्नबर्ग के शोधकर्ताओं ने द्रव गतिविधि के नियमों का उल्लंघन करने वाले एक नए माइक्रोस्विमर को विकसित किया है। यह तैराक स्वास्थ्य देखभाल जैसे क्षेत्रों में अनुप्रयोगों के लिए हो सकता है, जहां इसका उपयोग रक्त के माध्यम से दवाओं को परिवहन करने के लिए किया जा सकता है।

टीम के मॉडल में दो बीड्स शामिल हैं जो एक रेखीय स्प्रिंग से जुड़े हुए हैं, और यह पूरी तरह से सममितीय ऑसिलेशन द्वारा प्रेरित है। स्कैलोप प्रमेय के अनुसार, यह द्रव माइक्रोसिस्टम में संभव नहीं होना चाहिए।

शोधकर्ताओं के निष्कर्ष भौतिकी समीक्षा पत्र में प्रकाशित हुए हैं।

स्कैलोप्स और तैराक

स्कैलोप्स अपने खोल को एक साथ बंद करके पानी के माध्यम से तैरते हैं, और जब स्कैलोप अपने अगले स्ट्रोक के लिए अपना खोल खोलता है, तो इसका बड़ा आकार इसे जड़ता के क्षण के माध्यम से प्रेरित करता है। स्कैलोप प्रमेय, हालांकि, द्रव के घनत्व और चिपचिपाहट के आधार पर अधिक या कम लागू होता है।

प्रमेय के अनुसार, एक तैराक जो सममितीय या पारस्परिक आगे से पीछे की गति करता है, जैसे कि स्कैलोप अपने खोल को खोलता और बंद करता है, बहुत छोटी गति का परिणाम होगा।

डॉ मैक्सिम ह्यूबर्ट एफएयू में प्रोफेसर डॉ अना-सुनकाना स्मिथ के समूह में एक पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता हैं।

“पानी के माध्यम से तैरना सूक्ष्म जीवों के लिए उतना ही कठिन है जितना कि मानवों के लिए टार के माध्यम से तैरना,” डॉ ह्यूबर्ट कहते हैं। “इसलिए एकल-कोशिका जीवों के पास प्रोपल्शन के जटिल साधन हैं जैसे कि कंपन करने वाले बाल या घूमने वाले ध्वज।”

एफएयू टीम ने लिएज विश्वविद्यालय और हेल्महोल्ट्ज इंस्टीट्यूट एर्लांगेन-न्यूर्नबर्ग के शोधकर्ताओं के साथ मिलकर एक समान तैराक विकसित करने के लिए सहयोग किया, जो स्कैलोप प्रमेय से सीमित नहीं लगता है। यह अपेक्षाकृत सरल मॉडल दो अलग-अलग आकार के बीड्स को जोड़ने वाले एक रेखीय स्प्रिंग के साथ काम करता है। माइक्रोस्विमर अभी भी समय विलोम के तहत सममित रूप से फैलने और सिकुड़ने वाले स्प्रिंग के साथ द्रव के माध्यम से गति करने में सक्षम है।

“हमने पहले इस सिद्धांत का परीक्षण कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करके किया,” मैक्सिम ह्यूबर्ट कहते हैं। ‘हमने फिर एक कार्यशील मॉडल बनाया।”

टीम ने मॉडल का परीक्षण पेट्री डिश में पानी की सतह पर रखे दो स्टील बीड्स का उपयोग करके किया, जो केवल कुछ सौ माइक्रोमीटर व्यास में थे। स्प्रिंग के संकुचन का प्रतिनिधित्व पानी के सतह तनाव द्वारा किया गया था, और एक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग विपरीत दिशा में विस्तार प्राप्त करने के लिए किया गया था। इस प्रणाली ने माइक्रोबीड्स को आवधिक रूप से एक दूसरे को प्रतिकर्षित किया।

वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोग

तैराक बीड्स के विभिन्न आकारों के कारण स्व-प्रोपल्शन प्राप्त करता है।

डॉ ह्यूबर्ट के अनुसार, “छोटा बीड स्प्रिंग बल की प्रतिक्रिया करता है जितना कि बड़ा बीड करता है। इससे असममित गति होती है और बड़ा बीड छोटे बीड के साथ खींचा जाता है। हम इसलिए जड़ता के सिद्धांत का उपयोग कर रहे हैं, जिसमें हम शरीरों के बीच की पारस्परिक क्रिया से संबंधित हैं, न कि शरीर और पानी के बीच की पारस्परिक क्रिया से।”

हालांकि प्रणाली बहुत तेज नहीं है, यह प्रत्येक ऑसिलेशन चक्र के दौरान अपने शरीर की लंबाई के एक हजारवें हिस्से की दूरी तय करती है। हालांकि, नए सिस्टम की सबसे प्रभावशाली और महत्वपूर्ण विशेषता इसके निर्माण और तंत्र की सरलता है।

टीम का कहना है कि ऐसी प्रणाली का उपयोग छोटे तैरने वाले रोबोट विकसित करने के लिए किया जा सकता है, जो स्वास्थ्य देखभाल जैसे क्षेत्रों में वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों के लिए हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, उनका उपयोग दवा परिवहन के लिए किया जा सकता है।

“जिस सिद्धांत का हमने पता लगाया है वह हमें छोटे तैरने वाले रोबोट बनाने में मदद कर सकता है,” डॉ ह्यूबर्ट कहते हैं। “एक दिन वे रक्त के माध्यम से एक सटीक स्थान पर दवाओं को परिवहन करने के लिए उपयोग किए जा सकते हैं।”