化学活性、重力趋向性、沉降 Janus 粒子在地板或天花板上的滑移运动
软凝聚态物质
2020-02-11 v1 流体动力学
摘要
表面催化化学反应可自驱动化学活性 Janus 粒子。在边界附近，这些粒子表现出丰富的行为，例如出现壁面束缚的“滑移”稳态。由于大多数活性粒子与溶液存在密度失配，它们往往会发生沉降。此外，由惰性核材料与帽状薄层催化剂构成的 Janus 球具有重力趋向性（“底重”）。水平壁附近滑移态的出现取决于主动运动与重力驱动沉降及取向之间的相互作用。因此，理解并量化这些重力诱导效应对壁面附近模型化学活性粒子行为的影响十分重要。针对模型重力趋向性、自电泳 Janus 粒子，本文从理论上研究了位于粒子下方（“地板”）或上方（“天花板”）的水平平面壁上滑移态的出现。我们构建了“状态图”，刻画此类态作为沉降速度、粒子重力趋向性响应以及粒子电泳迁移率函数的出现情况。我们表明，在某些情况下，滑移态可能同时在天花板和地板上出现，而实验相关参数空间的较大部分对应于仅在地板或仅在天花板上出现滑移态、或根本无滑移态的粒子。这些预测与先前实验研究结果以及我们在悬浮于过氧化氢水溶液中的 Pt 包覆聚苯乙烯和二氧化硅核粒子上进行的实验进行了严格比较。
引用
@article{arxiv.2002.03028,
title = {Floor- or ceiling-sliding for chemically active, gyrotactic, sedimenting Janus particles},
author = {Sayan Das and Zohreh Jalilvand and Mihail N. Popescu and William E. Uspal and Siegfried Dietrich and Ilona Kretzschmar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.03028},
year = {2020}
}
备注
Total number of pages: 33, Number of figures: 18. The video files, as mentioned in the supplementary material will be provided by the corresponding author upon request