藻类系统中的圆周游动与无序超均匀态

活性物质由将局域储存能量转化为机械运动的独立驱动单元组成。驱动单元间的相互作用导致活性物质中出现多种非平衡集体现象。此类现象之一是异常大的密度涨落,已在实验与理论中观察到。本文中我们表明,相反地,活性物质中的密度涨落也可被极大抑制。我们的实验使用海洋藻类($\it{Effrenium\ voratum}$)进行,其在气-液界面以两种不同的真核鞭毛作圆周游动。细胞游动产生流体流动,导致远场中细胞间的有效排斥。此类排斥相互作用的长程性质在宽泛密度条件下抑制密度涨落并生成无序超均匀态。超均匀性的出现及相关的标度指数在一个数值模型中被定量重现,该模型的主要要素为有效流体动力学相互作用与不相干的随机细胞运动。我们的结果展示了活性物质中一种新形式的集体态,并提示了利用流体流动在活性物质中进行自组装的可能性。