三维自驱动运动

具有在自生成化学浓度梯度中发生泳动能力的 Janus 粒子是活性物质的模型系统。其运动通常由直线路径组成，旋转扩散是主要的重定向机制。在本文中，我们从理论上表明，通过活性和迁移率的合适表面覆盖，可以在三维中任意诱导平动和转动运动。所得轨迹一般为螺旋形，其螺距和半径可通过调节平动速度与角速度之间的夹角来控制。基于固定通量化学边界条件下轴对称自泳动运动的经典数学框架，我们首先展示了如何计算球形粒子任意表面覆盖下最一般的三维运动。在通过表面分布说明我们的结果之后，我们接下来引入一个简单的直观斑块模型，作为设计任意泳动球的指导。