手性活性粒子在涨落密度场中输运的解析理论

我们为三维手性活性布朗粒子（cABP）在涨落局域密度场中的输运建立了一个闭合形式的解析理论，该密度场粗粒化地描述了稠密活性介质中的空间位阻和动力学相互作用。密度场被建模为具有有限关联时间τ和涨落强度σ_ρ^2的Ornstein–Uhlenbeck过程，以捕捉空间变化和时间记忆。在此框架内，我们推导了均方位移（MSD）和随时间变化的扩散系数的精确表达式，展示了手性和密度耦合如何重整化取向持久性并产生动力学跨越。该理论预测：（i）在较稠密区域，由于局域游动压力梯度驱动的瞬态漂移，会产生异常高的初始扩散系数；（ii）存在一个有限的交叉时间t_c，用于均匀化密度不均匀性，稳态扩散系数保留了对初始环境的记忆；（iii）t_c(Ω)的非单调变化，在中等手性处存在全局最小值，并且D_∞(Ω)的三区抑制与模拟中的团簇相一致；（iv）在最佳手性Ω^*处，早期振荡输运出现类共振峰。该框架重现了D_∞随活性和手性变化的已知标度律，同时揭示了新的记忆效应和手性控制的最优输运，为生物圈游动者和活性超材料提供了预测性见解。