多分散性对活性布朗粒子动力学的影响

我们在二维空间中数值研究了具有软排斥势、不同尺寸的自驱动圆盘形粒子的动力学与相态。尺寸多样性由多分散性指数（PDI）$\epsilon$ 引入，其为粒子半径均匀分布的宽度。粒子的自驱动速度控制活性 $v$。我们观察到粒子间尺寸多样性较大时动力学增强。我们计算了稳态下的有效扩散系数 $D_{eff}$。系统呈现四种不同相态：小活性下具有小 $D_{eff}$ 的堵塞相，以及大活性下具有增强 $D_{eff}$ 的液相。在液相与堵塞相中，数涨落分别大于和小于平衡极限。此外，堵塞相分为两类：小 PDI 下的固堵塞与大 PDI 下的液堵塞。而液相在小 PDI 下称为 motility induced phase separation（MIPS）-liquid（运动诱导相分离液相），在大 PDI 下我们发现扩散增强并称其为纯液相。系统研究了三种堆积密度 $\phi$，且系统对多分散性的响应在所有 $\phi$ 下相同。我们的研究有助于理解组织中不同尺寸细胞、人工自驱动颗粒或密集环境中不同尺寸生物体的行为。