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Professor Erich Krautz-Preisträger 2018: Alexander Geiseler


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Der Preisträger für das Jahr 2018 ist Alexander Geiseler. Damit würdigen die Stiftung und das Institut für Physik seine exzellenten Forschungsarbeiten, die einen richtungsweisenden Beitrag auf dem Gebiet des Transports selbstangetriebener Brown’scher Teilchen (sogenannter artificial microswimmers) darstellen. Da deren Bewegung zwar „aktiv“, aber in ihrer Richtung primär rein zufällig ist, ist die Steuerung selbstangetriebener Brown’scher Teilchen derzeit ein großes Suchfeld im Hinblick auf deren Einsatz in der Nanorobotik, z. B. als Wirkstofftransporteur für verschiedene biologisch-medizinische Aufgaben.

Anhand eines kombinierten numerischen und analytischen Zugangs beschreibt Alexander Geiseler in seiner preisgekrönten Dissertation umfassend die Dynamik selbstangetriebener Brown’scher Teilchen und zeigt auf, dass der Teilchentransport durch eine räumlich-zeitlich modulierte Antriebsaktivierung kontrolliert werden kann. Gestaltet man die Aktivierung (zum Beispiel Licht einer bestimmten Frequenz) in der Form von periodisch laufenden Intensitätspulsen, so bewegen sich die Teilchen im Mittel entweder in oder entgegen der Ausbreitungsrichtung der Pulse, abhängig von der Pulsbreite und -geschwindigkeit. Durch diesen Effekt können die Partikel, die selbst keinerlei interne Signalverarbeitungsmöglichkeiten besitzen, dennoch auf ausgesandte Signale reagieren und so in ihrer Bewegung gesteuert werden. Dies wurde bereits experimentell durch andere Forschungsgruppen bestätigt. Mit seiner Arbeit hat Alexander Geiseler daher einen wichtigen Grundstein für zukünftige Anwendungsmöglichkeiten selbstangetriebener Brown’scher Teilchen gelegt.

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Abbildung: Teilchendrift vx als Funktion der Breite L und der Geschwindigkeit u der Aktivierungspulse. Für langsame und breite Pulse schwimmen die Teilchen entgegen der Ausbreitungsrichtung der Pulse, während sie sich für schnelle oder schmale Pulse mit diesen fortbewegen.

Link zur Dissertation

Referenzen: