通过转向远离实现集群运动

集群运动，如鸟类所展示的典型例子，是活性主体的相干集体运动。最初设想，集群运动是通过主体间的对齐相互作用而涌现的。在此，我们报告集群运动也可以通过使主体彼此转向远离的相互作用而涌现。结合模拟、动力学理论和实验，我们证明了这种集群运动机制存在于前部排斥力强于后部的自驱动 Janus 胶体中。极性状态之所以稳定，是因为粒子在转向远离左右邻居之间达成了妥协。与对齐相互作用不同，从转向远离相互作用中涌现出极性序需要粒子间的排斥力。在高浓度下，排斥力产生了集群运动的维格纳晶体。虽然排斥力通常会导致活性粒子的运动诱导相分离，但在这里它与转向远离力矩结合产生了集群运动。因此，我们的发现连接了对齐和非对齐活性物质这两类系统。我们的结果可能有助于调和以下观察结果：细胞尽管通过运动接触抑制而彼此转向远离，但仍能集群运动。总体而言，我们的工作表明，集群运动是一种非常鲁棒的现象，即使当取向相互作用看似会阻止它时，它也会出现。