Projekti / Programi
Optimizacijske strategije v bioloških in umetnih mikrofluidičnih sistemih
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.07 |
Naravoslovje |
Fizika |
Biofizika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| B002 |
Biomedicinske vede |
Biofizika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.03 |
Naravoslovne vede |
Fizika |
Migetalke, Hidrodinamika pri nizkem Reynoldsovem številu, Optimizacija, Mikroplavalci, Biomimetica, Mikrofluidične črpalke
Raziskovalci (7)
Organizacije (2)
Povzetek
V okviru tega projekta bomo rešili vrsto optimizacijskih problemov v
hidrodinamiki pri nizkem Reynoldsovem številu. Namen je dvojen: najprej
razumeti plavanje mikroorganizmov in delovanje drugih migetalk, kajti v mnogih
primerih so zelo blizu teoretičnemu optimumu. Tako bomo poiskali optimalne
zamahe bioloških migetalk ob različnih omejitvah, pa tudi optimalno obliko
mikro-plavalca s površinskim pogonom. Pri tem bomo uporabili invariantno
formulacijo, tako da bodo rezultati kar se da splošno veljavni. Optimizacijski
pristop bomo uporabili tudi za razumevanje zloma simetrije med levo in desno
stranjo v razvojni biologiji. Za uporabo v mikrofluidiki pa bomo izdelali
učinkovitejše umetne migetalke in rotacijske črpalke.
Pomen za razvoj znanosti
Pomen za razvoj znanosti je trojen: Kot prvo smo rešili nekaj zelo fundamentalnih problemov v hidrodinamiki pri nizkem Reynoldsovem številu, kar je pomeben prispevek k osnovni znanosti. Kot drugo je projekt prinesel novo razumevanje biologije plavajočih mikroorganizmov, zlasti načinov, kako so se razvili v smeri energijsko kar se da učinkovitega plavanje. Na primeru Kupfferjevega vezikla smo osvetlili mehanizem določitve telesne asimetrije v modelskem organizmu (ribi zebrici), vendar pričakujemo, da detekcija tekočinskega toka na podoben način deluje tudi pri sesalcih vključno s človekom. Tako smo odgovorili na vprašanje biološke narave (detekcija hitrosti tekočine), na katerega z eksperimentalnimi metodami do danes ni bilo odgovora. Tretjič pa smo na umetnih koloidnih sistemih raziskali vrsto pojavov (sinhronizacija, pogon plavalcev in mikrokoles, samourejanje), ki so poleg osnovne znanosti zanimivi tudi za uporabo v mikrofluidiki.
Pomen za razvoj Slovenije
Raziskave v tem projektu pomagajo premostiti razkorak med osnovno znanostjo, ki jo žene radovednost, ter uporabno fiziko, posebej mikrofluidiko. Projekt je pomagal dodatno utrditi pozicijo, ki jo imata Institut Jožef Stefan ter FMF na obeh področjih. Opazne publikacije ter vabljena predavanja na konferencah pa navsezadnje prispevata tudi k ugledu slovenske znanosti na splošno. Nekaj članov projektne skupine že sodeluje v evropski FP7 ITN ter COST mreži, uspešna izvedba tega projekta pa bo v prihodnsti pozitivno vplivala na naše možnosti, da uspešno konkuriramo za evropske in mednarodne projekte. Nenazadnje so raziskave tudi tesno vpete v pedagoški proces, tako na dodiplomskem kot na drugostopenjskem študiju, kakor tudi pri mentorstvih MR. Projekt je tudi odlična promocija za proizvode dveh sodelujočih spin-off podjetij. Ker so njuni izdelki namenjeni predvsem raziskovalni uprabi, so prestižne objave, predavanja na konferencah (skupaj z razstavo izdelkov) najboljši reklamni kanal.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
