控制活性拓扑缺陷的设计规则

拓扑缺陷在许多材料的物理中扮演核心角色，包括磁体、超导体和液晶。在活性流体中，缺陷成为由内部活性应力自发推进并驱动混沌流动搅拌流体的自主粒子。缺陷织构与活性流动之间的密切联系表明，活性材料的性质可通过控制缺陷来设计，但对其时空控制的设计原理仍难以捉摸。在此我们提出一种基于对称性的加性策略，利用基本活性图案作为活性拓扑镊，来创建、移动和编织此类缺陷。通过结合理论与模拟，我们展示了在集体层面上，空间活性梯度如何像电场一样作用，当足够强时，会诱导缺陷的反向拓扑极化，类似于负极化率电介质。我们在动态环境中利用这一特征来集体地图案化并输运相互作用的活性缺陷。我们的工作建立了一个加性框架，用于在空间和时间上塑造流动并操纵活性缺陷，为设计用于输运、记忆和逻辑的可编程活性与活体材料铺平了道路。