几何效应在结构化环境中诱导反常的尺寸依赖主动输运

在主动自推进系统中，结构化环境里不同个体间输运效率的差异既难以研究又知之甚少。在此，我们研究了一种非翻滚{\ecoli}菌株（一种具有内在尺寸差异但速度相当均匀的主动物质原型）穿过周期性柱阵列的输运。我们表明，长期输运对于较短细胞为捕获主导态，而对于长于由柱阵列几何设定的临界细菌尺寸的细胞则切换为更具弥散性的态。结合实验与建模，我们表明这种反常尺寸依赖源于较长细胞因邻近柱子而增强的从捕获中逃逸的速率。我们的结果表明几何效应可使尺寸成为结构化环境中输运的灵敏调节旋钮，这对主动物质系统具有普遍意义，尤其对于细菌对结构化生境的形态适应、群落的空间结构以及防生物污染材料设计。