复杂流体中活性Janus盘的增强转动扩散与自发旋转
软凝聚态物质
2024-10-04 v1
摘要
在复杂流体中运动的活性胶体和自驱动粒子可以表现出与在简单流体中观察到的不同行为。当它们在复杂流体中被驱动离开平衡态时，它们会经历增强的平动和转动扩散以及不稳定性。在本研究中，我们研究了以恒定速度在复杂流体中推进的活性Janus盘的确定性和布朗转动动力学。Janus盘与复杂流体之间的相互作用通过一个波动平流-扩散方程建模，我们使用有限元方法求解该方程。受实验启发，我们关注由比活性盘尺寸小得多但比溶剂分子大的分子组成的复杂流体情况。通过数值模拟，我们阐明了活性运动与流体微观结构之间的相互作用，这种相互作用导致了在聚合物溶液中的Janus胶体实验中观察到的增强转动扩散和自发旋转。通过增加Janus盘的推进速度，模拟预测了自发旋转的出现，并且转动扩散系数相比其平衡值增加了数量级。这些现象强烈依赖于复杂流体组分的数密度以及它们与Janus盘两侧的相互作用。鉴于我们模型的简单性，我们预计我们的发现将适用于在复杂介质中推进的广泛活性系统。
关键词
引用
@article{arxiv.2410.01993,
title = {Enhanced rotational diffusion and spontaneous rotation of an active Janus disk in a complex fluid},
author = {Marco De Corato and Paula Martínez-Lera},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.01993},
year = {2024}
}