向列序活性物质中的各向异性游动应力

活性布朗粒子 (ABPs) 向容器边界传递游动压强 $\Pi^{swim}=n\zeta D^{swim}$，其中 $\zeta$ 为阻力系数，$D^{swim}$ 为游动扩散系数，$n$ 为远离容器壁处的均匀体数密度。本文中将各向同性游动压强的概念推广至各向异性张量游动应力 $\mathbf{\sigma}^{swim} = - n \zeta \mathbf{D}^{swim}$，其与各向异性游动扩散系数 $\mathbf{D}^{swim}$ 相关。我们通过由体外部场获得向列取向序的 ABPs 证明了这一关系。对稀 ABPs 在二维与三维系统中解析地求得各向异性游动应力，并表明各向异性随外场强度呈指数增长。我们验证各向异性游动应力的法向分量对法向矢量为 $\mathbf{n}$ 的壁施加压强 $\Pi^{swim}=-(\mathbf{\sigma}^{swim}\cdot\mathbf{n})\cdot\mathbf{n}$，并通过布朗动力学模拟表明该压强即为活性粒子传递的单位面积力。由于 ABPs 与壁无摩擦，法向与切向应力分量之差——法向应力差——产生沿壁面的 ABPs 净流动，这是活性物质系统的普遍性质。