剪切流与横向场中的活性偶极椭球体：种群分裂、跨流迁移与取向钉扎

我们研究了在平面通道中受外加库埃特流和外部横向场（沿“向下”的法向-流向施加）作用的活性、偶极、布朗椭球体的稳态行为。通过假设活性椭球体（游动体）具有沿其自推进（游动）方向的永久磁偶极矩，场致力矩被视为磁性形式。利用连续介质方法，我们展示了在粒子长宽比、自推进与剪切/场强度以及通道宽度所张成的参数空间中涌现出的一系列行为。模型游动体的跨流迁移在弱场中涉及一个线性响应区（由线性响应因子量化）。对于长椭球游动体，弱场行为在强场中过渡到游动体完全迁移至通道下半部分的区域。对于扁椭球游动体，在中等场强下出现一个反直觉的反向迁移区域，其中宏观比例的游动体重新取向并以相对于场轴的锐角“向上”角度游向通道上半部分。本文报道的这些多样化行为基于剪切诱导的游动体取向的种群分裂（双模态性）进行分析，该分裂在通道的每一半中产生两个截然不同、极化方向相反的游动体亚群（尽管长椭球和扁椭球游动体的情况大不相同）。在强场中，两种类型的游动体均表现出相对于实验室坐标系的净上游流。完全迁移和净上游流的起始取决于形状比，这为微流控装置中高效的粒子分离策略提供了可能。