微游体的聚集：形状与水动力学的相互作用
软凝聚态物质
2024-06-03 v1
摘要
主动自驱动粒子系统中的时空动力学由推进机制与各种直接相互作用（如空间位阻排斥、水动力学和化学场）共同控制。然而，这些直接相互作用通常是各向异性的，并且具有不同“类型”，例如空间位阻排斥中的球形和细长粒子形状、水动力学中的推体（pusher）和拉体（puller）流场等。各方面因素的组合有望产生新的涌现行为。然而，事先并不清楚形状与水动力学是协同还是拮抗地产生运动诱导聚集（MIC）和相分离（MIPS）。我们采用一种称为 squirmer 的长球形微游体模型，在准二维受限环境中通过介观水动力学模拟来解决此问题。为作比较，考虑非水动力学主动布朗粒子（ABPs）以阐明水动力学相互作用对 MIC 和 MIPS 的贡献。对于球形粒子，ABP 与水动力学 squirmer 系的比较揭示了水动力学相互作用对 MIPS 的抑制。ABP 与 squirmer 的根本差异归因于碰撞过程中 squirmer 因水动力学力矩而增强的重新取向。相反，对于细长 squirmer，水动力学相互作用增强了 MIPS。因此，水动力学相互作用对球形和细长微游体的 MIPS 表现出相反的效果。
引用
@article{arxiv.1807.01211,
title = {Clustering of microswimmers: Interplay of shape and hydrodynamics},
author = {Mario Theers and Elmar Westphal and Kai Qi and Roland G. Winkler and Gerhard Gompper},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.01211},
year = {2024}
}