具有主动旋转的二元液体粗化动力学
软凝聚态物质
2015-07-27 v1
摘要
由许多自驱动单元组成的活性物质，在生物和合成系统中均可展现出涌现的集体行为，如图案形成和相分离。虽然对于线性自推进粒子系综的这些行为已日益了解，但对于能量在粒子层面输入导致粒子旋转运动的主动旋转粒子的集体行为，所知甚少。最近的一项模拟研究揭示，在二维空间中，主动旋转可诱导反向旋转粒子混合物发生相分离。与线性自推进粒子的相分离不同，反向旋转流体的相分离伴随着源自流体-流体界面的稳定对流。在此，我们使用一个现象学流体动力学模型，研究这些流动对主动旋转二元液体粗化动力学的影响，该模型将描述流体组成的 Cahn-Hilliard 方程与描述流体速度的 Navier-Stokes 方程相结合。主动旋转的效应通过在 Navier-Stokes 方程中引入一个附加力来体现，该力源于顺时针和逆时针旋转粒子浓度的梯度。根据主动旋转强度以及与静止环境的摩擦相互作用强度，我们观察并解释了新的动力学行为，例如通过自生流动实现的“主动粗化”，以及自推进涡旋偶极子的涌现。我们确认，连续介质模型所识别的许多定性行为，也可以在基于离散粒子的主动旋转液体模拟中找到。我们的结果凸显了在受分布式驱动的活性材料中实现复杂耗散结构的更多机会。
引用
@article{arxiv.1507.06715,
title = {Coarsening dynamics of binary liquids with active rotation},
author = {Syeda Sabrina and Matthew Spellings and Sharon C. Glotzer and Kyle J. M. Bishop},
journal= {arXiv preprint arXiv:1507.06715},
year = {2015}
}