宏观仿生磁性活性物质与趋磁的物理极限
软凝聚态物质
2026-04-24 v2 生物物理
经典物理
摘要
趋磁细菌 (MTB) 具备精巧的定向机制，使其能沿地磁场线游动。该机制由一系列生物合成的磁性纳米晶体组成，赋予 MTB 永久磁矩。尽管这一生物罗盘最小尺寸背后的物理已很清楚，但其最大尺寸由什么决定尚不明了。在此，我们结合宏观仿生实验、标定模拟和解析估计表明，增强偶极强度可将磁性活性物质从自由游动态驱入聚集态。使用与 MTB 相关的参数物理模型，我们推断磁小体链磁矩有用的物理上限：超过阈值，聚集和复合体的形成预期会阻碍有效游动并降低趋磁性能。我们的宏观仿生实验与物理模型展示了长程磁相互作用如何重塑各向异性活性物质的相行为，并提供了跨尺度研究磁性活性物质的可编程平台。
引用
@article{arxiv.2111.04889,
title = {Macroscopic bioinspired magnetic active matter and the physical limits of magnetotaxis},
author = {Néstor Sepúlveda and Francisca Guzmán-Lastra and Miguel Carrasco and Bernardo González and Mariana Navarro and Eugenio Hamm and Andrés Concha},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.04889},
year = {2026}
}
备注
15+1 pages and 3+1 figures