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  1. 115 理学系研究科・理学部
  2. 02 物理学専攻
  3. 1150210 学術雑誌論文
  1. 0 資料タイプ別
  2. 10 学術雑誌論文
  3. 014 自然科学

Optimal run-and-tumble–based transportation of a Janus particle with active steering

http://hdl.handle.net/2261/72170
http://hdl.handle.net/2261/72170
fa9a5209-98b0-42f9-bbce-6d2ad70968f2
名前 / ファイル ライセンス アクション
PNAS-2017-Mano-E2580-9.pdf PNAS-2017-Mano-E2580-9.pdf (23.5 MB)
Item type 学術雑誌論文 / Journal Article(1)
公開日 2017-04-07
タイトル
タイトル Optimal run-and-tumble–based transportation of a Janus particle with active steering
言語
言語 eng
キーワード
主題Scheme Other
主題 active suspensions
キーワード
主題Scheme Other
主題 self-propelled particles
キーワード
主題Scheme Other
主題 Janus particles
キーワード
主題Scheme Other
主題 run and tumble
キーワード
主題Scheme Other
主題 feedback control
資源タイプ
資源 http://purl.org/coar/resource_type/c_6501
タイプ journal article
著者 Mano, Tomoyuki

× Mano, Tomoyuki

WEKO 3962

Mano, Tomoyuki

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Delfau, Jean-Baptiste

× Delfau, Jean-Baptiste

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Iwasawa, Junichiro

× Iwasawa, Junichiro

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Iwasawa, Junichiro

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Sano, Masaki

× Sano, Masaki

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Sano, Masaki

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著者所属
著者所属 Department of Physics, The University of Tokyo
著者所属
著者所属 Department of Chemistry, Princeton University
著者所属
著者所属 Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos (IFISC), Universidad de las Islas Baleares y Consejo Superior de Investigaciones Científicas (UIB-CSIC)
抄録
内容記述タイプ Abstract
内容記述 Although making artificial micrometric swimmers has been made possible by using various propulsion mechanisms, guiding their motion in the presence of thermal fluctuations still remains a great challenge. Such a task is essential in biological systems, which present a number of intriguing solutions that are robust against noisy environmental conditions as well as variability in individual genetic makeup. Using synthetic Janus particles driven by an electric field, we present a feedback-based particle-guiding method quite analogous to the “run-and-tumbling” behavior of Escherichia coli but with a deterministic steering in the tumbling phase: the particle is set to the run state when its orientation vector aligns with the target, whereas the transition to the “steering” state is triggered when it exceeds a tolerance angle α. The active and deterministic reorientation of the particle is achieved by a characteristic rotational motion that can be switched on and off by modulating the ac frequency of the electric field, which is reported in this work. Relying on numerical simulations and analytical results, we show that this feedback algorithm can be optimized by tuning the tolerance angle α. The optimal resetting angle depends on signal to noise ratio in the steering state, and it is shown in the experiment. The proposed method is simple and robust for targeting, despite variability in self-propelling speeds and angular velocities of individual particles.
内容記述
内容記述タイプ Other
内容記述 UTokyo Research掲載「ミクロ粒子の遠隔制御」 URI: http://www.u-tokyo.ac.jp/ja/utokyo-research/research-news/controlling-microparticles-from-afar.html
内容記述
内容記述タイプ Other
内容記述 UTokyo Research "Controlling microparticles from afar" URI: http://www.u-tokyo.ac.jp/en/utokyo-research/research-news/controlling-microparticles-from-afar.html
書誌情報 Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Online Edition

巻 114, 号 13, p. 2580-2589, 発行日 2017-03-14
ISSN
収録物識別子タイプ ISSN
収録物識別子 1091-6490
書誌レコードID
収録物識別子タイプ NCID
収録物識別子 AA11726874
DOI
識別子タイプ DOI
関連識別子 info:doi/10.1073/pnas.1616013114
権利
権利情報 Freely available online through the PNAS open access option.
著者版フラグ
値 publisher
出版者
出版者 National Academy of Sciences
関係URI
識別子タイプ URI
関連識別子 http://www.u-tokyo.ac.jp/ja/utokyo-research/research-news/controlling-microparticles-from-afar.html
関係URI
識別子タイプ URI
関連識別子 http://www.u-tokyo.ac.jp/en/utokyo-research/research-news/controlling-microparticles-from-afar.html
関係URI
識別子タイプ URI
関連識別子 http://www.pnas.org/content/early/2017/03/13/1616013114.abstract
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Ver.1 2021-03-02 08:39:30.044945
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