无湍流的微尺度混合：科学家发现粘性流体中信息擦除的极限

在湍流流体中，各组分很容易混合。然而，在黏度更高的流体中，例如细胞腔内封闭的流体，颗粒和分子的混合则更具挑战性。由于时间在此类系统中也起着重要作用，仅靠分子运动的缓慢混合通常不够充分，因此需要高效的搅拌策略来维持其功能。

在马普托理工学院生命物质物理系，科学家们研究了这种混合动力学背后的普遍物理原理。他们确定了当能量成本或流体运动成为限制因素时，能够实现系统最佳混合的方案。该论文发表在《物理评论快报》上。

“我们发现，最有效的搅拌策略具有通用结构，并且在时间上是对称的，”该研究的第一作者Luca Cocconi说。“这些最优方案揭示了在这样的系统中，信息（例如关于粒子的身份和位置）被有效擦除的根本限制。”

“我们无需借助模拟就能得出明确的结果，”该研究的最后一位作者安德烈·维尔凡（Andrej Vilfan）解释道。“这非常了不起，因为这类优化问题通常无法通过分析解决。”

总体而言，这项研究加深了对细胞和微流体系统中混合动力学的理解。同时，它为在微尺度工程中设计高效的混合策略提供了理论框架。

更多信息： Luca Cocconi 等人，低雷诺数下的信息最优混合，《物理评论快报》（2025）。DOI ：10.1103/cl9m-cmhb

期刊信息： 《物理评论快报》