突破对数障碍:受限几何中活性诱导的相分离动力学恢复
软凝聚态物质
2025-12-11 v1 材料科学
统计力学
摘要
受限环境中的相分离是地质流动、多孔过滤、乳化和细胞内组织等过程的基本过程。然而,围限与活性如何共同调控粗化动力学和界面形貌仍知之甚少。这里,我们使用大规模分子动力学模拟来研究嵌入复杂多孔介质中的被动和活性流体的气液相分离。通过冻结淬火协议生成多孔主体结构,我们系统地控制平均孔径,并证明围限诱导了从Lifshitz-Slyozov幂律生长到对数减缓粗化的转变,最终使域演化停滞。对关联函数和结构因子的分析表明,受限被动系统呈现分形界面,违反Porod定律,表明粗糙的形态停滞。相比之下,引入自推进显著改变了粗化路径:活性恢复了光滑界面,打破了围限诱导的标度律,并在高活性水平下驱动从对数到弹道域生长的转变。我们的发现揭示了一种活性控制的机制,用于克服几何限制并在结构异质环境中解锁粗化。这些见解为多孔环境中的非平衡相变建立了统一框架,对活性胶体、催化介质和生物拥挤系统具有广泛的相关性,在这些系统中生命物质常规地在几何约束内重组以维持功能。
引用
@article{arxiv.2512.09500,
title = {Breaking the Logarithmic Barrier: Activity-Induced Recovery of Phase Separation Dynamics in Confined Geometry},
author = {Preethi M and Parameshwaran A and Bhaskar Sen Gupta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.09500},
year = {2025}
}