三维半柔性活性聚合物中的涌现式各向同性-向列相转变
软凝聚态物质
2025-10-21 v2 统计力学
生物物理
摘要
活性半柔性纤维集合体，从马达驱动的细胞骨架纤维到蓝细菌和蠕虫群体等细长生物体，在自然界中随处可见。然而，活性和柔性如何共同控制它们的组织，尤其是各向同性-向列相（I-N）转变，仍知之甚少。通过对具有不同柔性程度的 3D 活性半柔性聚合物进行大规模 Brownian dynamics 模拟，我们表明切向活性力系统地将 I-N 转变推向更高密度，且该推移由柔性程度和活性强度控制。引人注目的是，活性改变了转变的性质：在低强度下是不连续的，在中等强度下是连续的，并最终在高活性水平下被抑制。延迟的 I-N 转变源于增强的集体弯曲涨落，导致链收缩和有效约束管增大。在中等活性水平下，这些涨落可以触发大尺度激发，随机驱动向列态和各向同性态之间的时间转变，表明了向列场的活性诱导不稳定性。我们将这种行为总结为不同柔性程度下密度和活性的非平衡态图。
引用
@article{arxiv.2509.21599,
title = {Emergent Isotropic-Nematic Transition in 3D Semiflexible Active Polymers},
author = {Twan Hooijschuur and Ehsan Irani and Antoine Deblais and Sara Jabbari-Farouji},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.21599},
year = {2025}
}
备注
6 pages, 5 figures