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20. June 2017

Wie Kleinstlebewesen einen ganzen Schwarm verändern

An der FAU ist eine Simulation von Mikroschwimmern erstellt worden, die in dieser Größenordnung bislang weltweit einzigartig ist (Bild: FAU/Kristina Pickl)

FAU-Forschern gelingt es, erstmals einen großen Schwarm von Mikroschwimmern zu simulieren

Mikroschwimmer sind kleinste Einheiten, die sich innerhalb von Flüssigkeiten ausbreiten – Bakterien oder Spermien sind typische Beispiele dafür. Physiker und Informatiker der FAU haben erstmals einen großen Schwarm simuliert und dargestellt, wie die einzelnen Schwimmer im Verbund miteinander agieren. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Jubiläumsausgabe der renommierten Fachzeitschrift Journal of Physics Selected Matters: Emerging Leaders (DOI: 10.1088/1361-648X/aa5a40) veröffentlicht. Die Herausgeber zählen EAM Member Prof. Dr. Ana Sunčana-Smith von der Professur für Theoretische Physik der FAU zu der nächsten Generation talentierter Physiker.

Bislang hat die Forschung vor allem die einzelnen Schwimmer betrachtet. Im Gegensatz dazu haben die Erlanger Forscher um die EAM Member Prof. Dr. Ana Sunčana-Smith und Prof. Dr. Ulrich Rüde vom Lehrstuhl für Systemsimulation nun nicht nur die Geometrie der Mikroschwimmer, sondern auch die einzelnen Kräfte, die wechselseitig wirken, untersucht. Die durchgeführte Simulation ist in ihrer Größenordnung bislang weltweit einzigartig. Dafür nutzten die Wissenschaftler die an der FAU entwickelten Simulationsprogramme waLBerla und pe. Die Programme ermöglichen es, große Gruppen vollständig geometrisch aufgelöster und beliebig geformter Partikel in Strömungen zu simulieren und schrittweise ein Bild davon zu erlangen, wie kompliziert Schwarmstrukturen werden, wenn einfache Mikroschwimmer in großen Zahlen interagieren.

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