细菌玻璃的出现

密集堆积的游动细菌可以采取常规被动材料中所未见到的集体状态。这些状态在许多方面仍很神秘，对其物理表征有助于我们理解天然细菌菌落与生物膜以及一般材料。在此，我们通过基于膜的微流控装置克服了生成均匀生长、大型、准二维细菌组装体的挑战，并报道了大肠杆菌二维悬浮液中玻璃态的出现。随着细胞生长使数密度增加，游动细菌群体转变为玻璃态，其中细胞被紧密堆积且无法移动。这分两步发生，第一步仅抑制取向模式，第二步完全使运动玻璃化。通过统计分析和细菌个体运动研究表征各相，我们发现玻璃的特征如快速慢化、动态异质性和笼效应，但也发现一些区别于热玻璃的性质。这些独特性质包括具有集体运动的排列细胞微域的自发形成、动态磁化率中异常信号的出现，以及具有热系统通常禁止的密度依赖关系的动态慢化。我们的结果有望捕捉此类活性棒玻璃的一般特征，其可作为致密细菌聚集体的物理机制。