密集藻类悬浮液中类湍流态的首次观测
软凝聚态物质
2026-04-27 v4 统计力学
混沌动力学
摘要
活性湍流通常出现在从微生物和生物聚合物到合成胶体的系统中，其中混沌流动与集体迁徙悬浮液中可运动拓扑缺陷密切相关。在这里，我们报告了在根本不同的系统类别中的首次实验观测：密集的可运动单细胞藻类 Chlamydomonas reinhardtii 单层，其既不具有取向有序也不具有拓扑缺陷。然而，该系统表现出丰富的时空流动模式，具有显著的小尺度间歇性。我们发现了强非高斯速度分布，这一特征与细菌湍流和经典流体湍流均不同。此外，我们观察到动能谱中的幂律区域，具有独特的标度指数。我们的结果不仅为无向列或极性结构的系统中活性时空混沌提供了令人信服的证据，而且挑战了当前的理论模型。我们的工作为理解活性物质系统中涌现的动力学开辟了新途径，并暗示了有趣的生物学意义，包括密集细胞悬浮液中增强的混合和输运。
引用
@article{arxiv.2503.03834,
title = {First observation of turbulence-like state in dense algal suspensions},
author = {Prince Vibek Baruah and Nadia Bihari Padhan and Biswajit Maji and Rahul Pandit and Prerna Sharma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.03834},
year = {2026}
}
备注
32 pages, 6 figures (main article), 21 figures (in appendices). The following article has been accepted by Physics of Fluids. After it is published, it will be found at https://pubs.aip.org/aip/pof