现在可以更轻松地确定微型游泳者移动所需的功率。马克斯·普朗克动力学与自组织研究所(MPI-DS)生命物质物理系的科学家们开发了一个通用定理来计算推进所需的最小能量。这些见解使我们能够深入了解实际应用，例如分子和底物的靶向运输。

无论是汽车、飞机还是轮船，车辆最重要的特性之一就是以一定速度行驶一定距离的燃料消耗。在微观世界中，有一些小物体可以在流体环境中自行推进。这些所谓的微型游泳者包括细菌和其他利用纤毛或鞭毛移动的微生物，但该术语也可以指人工制造的物体。尽管生物微生物已经进化到能够高效游泳，但设计高效的人造微型游泳器需要了解自推进机制。

描述微型游泳者运动的新方法

迄今为止，许多模型都将微型游泳器视为被外力拉动或拖曳，而新模型则侧重于微型游泳器自推进所需的能量。MPI-DS小组组长AndrejVilfan表示：“过去需要使用计算机的许多优化问题现在都可以用笔和纸来解决。”

研究结果还可用于确定活跃微型游泳器的最有效形状。维尔凡解释说：“乍一看，最终的形状可能会让我们感到惊讶，但仔细观察就会发现，它们实际上与自然界中发现的形状有着惊人的相似之处。”

优化人造微型游泳器的设计

新提出的模型现已发表在《自然通讯》上，阐明了主动微型游泳者和外部驱动粒子之间熵产生的差异。

在微观尺度上，熵效应对粒子运动起着至关重要的作用。“因此，我们的结果对微流体、生物物理学和材料科学等多个研究领域产生了影响，”该研究的第一作者阿卜杜拉·达迪·穆萨·伊德说。

微型游泳器具有将医疗药物等颗粒和分子定向输送到目标区域的潜力。“对微型游泳器运动原理的深刻理解为创新和实际应用开辟了许多可能性，”Daddi-Moussa-Ider说。