作为拨动扭结的拓扑旗帜：驱动胶体运动的拓扑结构
软凝聚态物质
2026-05-26 v1
摘要
准直液晶在动态作用力下可发生 dramatic 重构，为活性物质提供了激动人心的机会。本文研究了由外部场旋转的混合圆盘胶体，产生动态伴随的拓扑缺陷。当缺陷扫过圆盘面部时，圆盘运动速度更快。我们鉴定了该缺陷为非奇异扭墙，描绘了扭能量景观，并将扫过运动识别为拓扑不稳定性。随着缺陷扫过，扭的手性相反，并降低了圆盘上方流体中的自由能。Landau-de Gennes模型显示，扫过的墙行为为传播性的主向纹理：在墙的参考系中，主向场几乎静止，而在墙通过时局部的液晶分子旋转。液晶分子的旋转在圆盘表面产生粘性应力，加速其推进。因此，缺陷充当了旗帜，驱动胶体游动，构成了可被利用以执行有用工作的耗散性拓扑结构的一个例子。
引用
@article{arxiv.2605.25606,
title = {A sweeping twist defect as a topological flagellum that drives colloid motion},
author = {Qi Xing Zhang and Claire Dore and Mojtaba Rajabi and Edward B. Steager and Kathleen J. Stebe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.25606},
year = {2026}
}
备注
37 pages, 5 figures, Supplementary Information included, 15 supplementary figures, 8 ancillary movies