具有完全解析流体动力学的昆克滚轮集体运动

昆克滚轮是一种独特的活动粒子，由于垂直于平板施加的均匀直流电场产生的力矩，它可在平板上自由地滚动与翻滚。由许多此类粒子组成的系统表现出多种集体动力学行为，如无序气体态、极向液体态和活性晶体态。我们对包含许多自旋转粒子的三维系统进行了直接数值模拟，以显式解析旋转粒子间的流体动力学相互作用。集体运动取决于介电粒子上诱导的偶极矩大小、粒子的面积分数以及粒子间吸引强度。我们发现，在高密度下，旋转粒子间的流体动力学相互作用会破坏高度有序的极向液体态的稳定性：当粒子间距变短时，近场润滑相互作用相对于远场效应占据主导。