Experimentelle Untersuchungen der metachronalen Synchronisation in 2D Zilienanordnungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christoph Brücker; Professor Dr.-Ing. Uwe Schnakenberg
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 254471792

Aktuelle experimentelle Untersuchungen sind konsistent mit der Hypothese, dass die orbitale Flexibilität und die hydrodynamische Kopplung die Ursache flageller Synchronisation sind. Synchronisation eines isolierten Paars ist nicht ausreichend, um Metachronismus eines Ensembles zu garantieren. Es bedarf eines besseren Verständnisses zwischen der Verbindung von lokaler und globaler Lokalisation. Die Beobachtung von metachronalen Wellen in der Grünalge Volvox carteri zeigt, dass eine hohe flagellare Koordination auch in schwach gekoppelten Systemen möglich ist. Jedoch sind die Wechselwirkungen zwischen Defekten und Kopplung unter definierten Bedingungen noch nicht untersucht, weil die Identifizierung von geeigneten experimentellen Systemen, um MW zu untersuchen und mit theoretischen Modellen zu vergleichen, fehlt. In diesem Projekt soll ein geeignetes System entwickelt werden mit einer künstlichen Zilienoberfläche, die eine selbst-organisierte Synchronisation in MW durch eine interne feed-back-Kontrolle analog der "clutch"-Hypothese von Lindemann (2004) ermöglicht. Die flexiblen Zilien wirken sowohl als Sensor als auch als Aktor. Das Ziel des Projekts ist die Untersuchung des Einflusses von externen Fluss und Oberflächendefekten auf die Koordination von Zilienreihen. Das Modell ist geeignet, um mittels 3D Mikro-PIV den resultierenden Transport der umgebenden Lösung innerhalb des Zilienarrangements zu charakterisieren.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1726: Mikroschwimmer - Von Einzelpartikelbewegung zu kollektivem Verhalten
• Internationaler Bezug: Großbritannien