Helical and oscillatory microswimmer motility statistics from differential dynamic microscopy
Helical and oscillatory microswimmer motility statistics from differential dynamic microscopy
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来自微分动态显微镜的螺旋和振荡微型游泳器运动统计
DOI：
10.1088/1367-2630/ab241f
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发表时间：
2019
影响因子：
3.3
通讯作者：
Croze O
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Croze O
微生物种群或人工推进粒子的游动统计的实验表征对于理解活性系统的物理学及其利用是必不可少的。在这里，我们构建了一个理论框架，从微分动态显微镜（DDM）获得的中间散射函数（ISF）中提取微游泳者的三维运动信息。我们推导出螺旋和振荡蛙泳运动员的ISF的理论表达式，并通过将其应用于从具有精确控制的动态的模拟游泳运动员生成的视频序列来测试理论框架。然后，我们讨论了如何将我们的理论可以应用到实验研究的螺旋游泳者，如积极的Janus胶体或悬浮液的能动微藻。特别是，我们展示了如何拟合DDM数据到一个简单的，非螺旋ISF模型可以用来获得三维螺旋运动参数，因此可以在没有专门的3D显微镜设备。最后，我们讨论了我们的研究结果如何帮助活性物质的研究，并描述了生物和生态重要性的应用。
The experimental characterisation of the swimming statistics of populations of micro-organisms or artificially propelled particles is essential for understanding the physics of active systems and their exploitation. Here, we construct a theoretical framework to extract information on the three-dimensional motion of micro-swimmers from the intermediate scattering function (ISF) obtained from differential dynamic microscopy (DDM). We derive theoretical expressions for the ISF of helical and oscillatory breaststroke swimmers, and test the theoretical framework by applying it to video sequences generated from simulated swimmers with precisely-controlled dynamics. We then discuss how our theory can be applied to the experimental study of helical swimmers, such as active Janus colloids or suspensions of motile microalgae. In particular, we show how fitting DDM data to a simple, non-helical ISF model can be used to derive three-dimensional helical motility parameters, which can therefore be obtained without specialised 3D microscopy equipment. Finally, we discus how our results aid the study of active matter and describe applications of biological and ecological importance.
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DOI：
10.1063/1.4982820
发表时间：
2016
期刊：
The Review of scientific instruments
影响因子：
--
作者：
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通讯作者：
É. Clément
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影响因子：
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作者：
M. Holz;S. H. Chen
通讯作者：
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影响因子：
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作者：
Goldstein RE
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Goldstein RE
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DOI：
10.1103/physrevfluids.1.051201
发表时间：
2015
期刊：
arXiv: Biological Physics
影响因子：
--
作者：
A. Hope;O. A. Croze;W. Poon;M. Bees;M. Haw
通讯作者：
M. Haw
影响因子：
4.4
作者：
P. Pusey;W. Megen
通讯作者：
W. Megen