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Hovering Microswimmers Exhibit Ultrafast Motion to Navigate under Acoustic Forces
Advanced Materials Interfaces ( IF 4.3 ) Pub Date : 2018-06-13 , DOI: 10.1002/admi.201800425 Jean-François Louf 1 , Nicolas Bertin 1 , Benjamin Dollet 1 , Olivier Stephan 1 , Philippe Marmottant 1
Advanced Materials Interfaces ( IF 4.3 ) Pub Date : 2018-06-13 , DOI: 10.1002/admi.201800425 Jean-François Louf 1 , Nicolas Bertin 1 , Benjamin Dollet 1 , Olivier Stephan 1 , Philippe Marmottant 1
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The goal of this study is to engineer 3D‐microswimmers containing a bubble that can be stimulated and guided with acoustic waves emitted by transducers. By using 3D‐microfabrication techniques, 20 × 20 × 26 µm swimmers are designed with a trapped air bubble pointing toward the substrate, thus mimicking a hovercraft. Acoustic vibrations are then remotely applied to the bubble, which generates a strong steady flow (0.1–2 mm s−1), an effect referred as acoustic streaming, resulting in a jet below the hovercraft. It is found that the motion of the swimmer relies on two parameters, namely the frequency and amplitude of the acoustic wave. The swimmer velocities are measured and a very wide distribution from 0.05 to 350 mm s−1 or 17 500 body lengths is observed. Such a high velocity in terms of body length makes this swimmer one of the fastest among the different microswimmers reported in the literature. The motion of the swimmer is found to be a combination of two forces orientated in different directions: the streaming force and the radiation force. While the first one is reducing adhesion, the second one is helping the motion. Using different transducers orientated toward different directions, the swimmer is enabled to be navigated into different directions as well.
中文翻译：
悬停的微游泳者在声力的作用下表现出超快的导航能力
这项研究的目的是设计3D微型游泳器，其中包含气泡，这些气泡可以被换能器发出的声波刺激和引导。通过使用3D微细加工技术，设计出20×20×26 µm的游泳者，其中的气泡指向基底，从而模仿了气垫船。然后，将声振动远程施加到气泡上，从而产生强大的稳定流（0.1–2 mm s -1），这种效应称为声流，导致在气垫船下方形成射流。发现游泳者的运动依赖于两个参数，即声波的频率和幅度。测量游泳者的速度，并确定从0.05到350 mm s -1的非常宽的分布或17500体长。就体长而言，如此高的速度使其成为文献中报道的不同微游泳者中最快的游泳者之一。发现游泳者的运动是沿不同方向取向的两个力的组合：流动力和辐射力。第一个是减少附着力，而第二个则是帮助运动。使用朝向不同方向定向的不同换能器，也使游泳者也能够被导航到不同方向。
更新日期：2018-06-13
中文翻译：
悬停的微游泳者在声力的作用下表现出超快的导航能力
这项研究的目的是设计3D微型游泳器，其中包含气泡，这些气泡可以被换能器发出的声波刺激和引导。通过使用3D微细加工技术，设计出20×20×26 µm的游泳者，其中的气泡指向基底，从而模仿了气垫船。然后，将声振动远程施加到气泡上，从而产生强大的稳定流（0.1–2 mm s -1），这种效应称为声流，导致在气垫船下方形成射流。发现游泳者的运动依赖于两个参数，即声波的频率和幅度。测量游泳者的速度，并确定从0.05到350 mm s -1的非常宽的分布或17500体长。就体长而言，如此高的速度使其成为文献中报道的不同微游泳者中最快的游泳者之一。发现游泳者的运动是沿不同方向取向的两个力的组合：流动力和辐射力。第一个是减少附着力，而第二个则是帮助运动。使用朝向不同方向定向的不同换能器，也使游泳者也能够被导航到不同方向。
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