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时间尺度间的相互作用主导了谐波束缚活性布朗粒子的残余活性

软凝聚态物质 2025-05-13 v1 统计力学

摘要

活性微粒在约束势中表现出复杂而有趣的动力学现象,因为它们的活性与约束相互竞争。谐波束缚活性布朗粒子(HBABP)的稳态位置分布,在活性和约束强度变化时,呈现出从类玻尔兹曼分布到双峰分布的交叉,这通常被识别为从被动到活性的转变。通过研究光捕获的泳动活性Janus胶体,并结合HBABP的模拟和解析计算,我们提供了一个全面的动力学描述,强调合速度以检验这一理解。我们的结果表明,该交叉实际上是从活性到类被动状态的转变,并且完全由持久时间τR\tau_{\rm R}与谐波势中的平衡时间τk\tau_k之间的相互作用所决定。当τR<τk\tau_{\rm R} < \tau_k时,尽管位置分布类似玻尔兹曼分布,HBABP仍保留显著的合速度或残余活性速度,表明这是一个活性主导的区域。相反,当τR>τk\tau_{\rm R} > \tau_k时,恢复力在某个径向距离处完全抵消了推进力,此时HBABP表现出类似谐波束缚布朗粒子(HBBP)的动力学,并且位置分布变为热性。我们进一步提供了残余活性的定量度量,该度量随τR/τk\tau_{\rm R} / \tau_k单调递减,并最终在τR/τk\tau_{\rm R} / \tau_k超过1时收敛到对应于HBBP的标称值,从而证实了我们的结论。

关键词

引用

@article{arxiv.2505.07265,
  title  = {Interplay between timescales governs the residual activity of a harmonically bound active Brownian particle},
  author = {Sanatan Halder and Manas Khan},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2505.07265},
  year   = {2025}
}

备注

18 pages, 5 main figures, 7 extra figures, and supplementary