活性拓扑缺陷的反超均匀临界态

拓扑缺陷是非平衡系统集体动力学的基础，在活性物质中，它们介导自发流动、动态自组织和涌现模式形成。在此，我们揭示了活性向列相中的临界态，其特征为缺陷密度弛豫减慢、涨落放大以及对活性参数的高度敏感性。在临界点附近，缺陷相互作用变为长程，与系统尺寸成比例，系统进入反超均匀区域，出现拓扑缺陷的巨大数涨落和缺陷团簇化。这一转变反映了一种双重标度行为：涨落在小尺度上是均匀的，但在大尺度上变为反超均匀，这得到了大视场内皮单层细胞实验测量的支持。我们发现，这些具有多尺度缺陷密度涨落的反超均匀态对参数变化、引入摩擦阻尼以及改变边界条件都具有鲁棒性。最后，我们表明观察到的反超均匀性源于缺陷团簇化，从而将这一转变与缺陷解束缚或相分离过程区分开来。除了对非平衡系统的基础性意义外，这些结果可能为拓扑缺陷在形态发生和集体细胞自组织等过程中起关键作用的生物学背景提供启示。