谐波势阱中磁性自推进粒子的动力学
软凝聚态物质
2024-03-06 v1
摘要
人工活性粒子，以Hexbugs（HB）为例，是研究活性物质系统复杂动力学的宝贵工具。利用其随机运动，Hexbugs提供了一个极好的实验模型。在本研究中，我们使用配备盘状装甲和嵌入式磁偶极子的Hexbugs，将其转化为磁性自推进粒子（MSPP）。我们通过将这些MSPP限制在作为谐波势的抛物线域内，数值和实验地探索了集体态和稳态的出现。我们的发现揭示了与系统固有复杂动力学密切相关的多种亚稳态构型。我们观察到粒子数、活性以及磁势与谐波势强度之间的平衡主要影响这些结构的亚稳定性。通过将这些参数作为控制因素，我们比较了MSPP与盘状磁性活性布朗粒子（ABP）在惯性消失的过阻尼极限下的行为。我们的数值预测再现了大部分实验观察结果，突出了磁偶极相互作用在抛物线域内开发活性粒子新构型中的关键作用。这些构型包括链、簇和涡旋结构，具有特定的粒子空间分布模式。值得注意的是，我们观察到惯性在产生这些受限系统中的亚稳态构型中并不起根本作用。相反，粒子的形状、活性和取向是主导因素。这种比较分析提供了对受限环境中MSPP独特特征和动力学的见解，揭示了短程极性相互作用的作用。
引用
@article{arxiv.2403.02569,
title = {Dynamics of magnetic self-propelled particles in a harmonic trap},
author = {Pamela Muñoz Obreque and Oscar Garrido and Diego Romero and Hartmut Löwen and Francisca Guzmán-Lastra},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.02569},
year = {2024}
}