活性液滴中双峰运动模式的涌现
软凝聚态物质
2021-03-09 v3 流体动力学
摘要
为了探索环境并作出反应，活体微游动体发展了复杂的运动策略——特别是具有多种步态的运动。为了理解与这种行为可变性相关的物理原理，需要能够模仿它的合成模型系统。在此，我们展示了自phoretic液滴游动体中的双峰步态切换。这一最小实验系统在静止时各向同性，由于流体动力学场与化学场之间的非线性耦合，该对称性可自发破缺，诱导出多种流型并导致不同的推进模式。我们报道了从准弹道运动到双峰混沌运动的动力学转变，该转变由游泳介质的黏度控制。通过对化学场和流体动力学场的同时可视化，并辅以平流-扩散模型的定量支持，我们表明更高的流体动力学模式随黏度增加而变得可激发，而反复的模态切换由液滴与自生成化学梯度的相互作用驱动。我们进一步证明，这种梯度相互作用导致了类似于自然界中观察到的自避空间探索策略的异常扩散游泳。
引用
@article{arxiv.2005.12721,
title = {Emergence of bimodal motility in active droplets},
author = {Babak Vajdi Hokmabad and Ranabir Dey and Maziyar Jalaal and Devaditya Mohanty and Madina Almukambetova and Kyle A Baldwin and Detlef Lohse and Corinna C Maass},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.12721},
year = {2021}
}