不可压缩流体膜中活性粒子的哈密顿动力学

活性蛋白和膜结合马达沿流体界面和脂质双分子层施加力偶极流。我们为嵌入不可压缩二维膜（由浅粘性亚相支撑）中的推子和拉子偶极子之间的相互作用构建了一个哈密顿框架。从膜-亚相系统的Brinkman正则化Stokes方程出发，我们构造了近场和远场偶极子速度及相应的流函数。对于两个淬灭偶极子，我们在近场和远场区域均获得了精确解析解。尽管一般偶极子在局部膜涡度作用下重新定向，但我们证明远场偶极子流是无涡度的；因此，无体力马达保持固定取向，其位置遵循基于哈密顿的动力学，N个偶极子的位置通过由偶极子流函数构建的有效哈密顿量演化。在近场区域，流具有有限涡度，在淬灭取向极限下可恢复哈密顿表述。对于相同偶极子，远场哈密顿量从随机初始条件产生快速聚类，而近场哈密顿量抑制坍缩并产生扩展的非聚集构型。我们的工作因此为不可压缩流体膜中活性粒子的基于位置的哈密顿描述提供了一个具体实现，并表明水动力筛选不仅改变了相互作用范围，还改变了活性偶极子的相空间结构、可积动力学和集体组织。