活性粒子在线性浓度梯度中的运动
软凝聚态物质
2021-03-31 v2 应用物理
流体动力学
摘要
Janus 粒子通过沿其表面产生局部切向浓度梯度来自推进。这些梯度存在于厚度远小于粒子尺寸的薄层中。沿表面的化学不对称性是产生切向化学梯度的前提,这会在粒子周围的薄区域内引起扩散渗透流。这导致粒子表面上的有效滑移。该滑移导致自由悬浮粒子即使在无外施浓度梯度时也观察到“游动”运动。受生物对应物(如精子细胞、中性粒细胞、巨噬细胞、细菌等)感知并响应外部化学梯度的趋化行为启发,本工作旨在建立理论框架以研究 Janus 粒子在外施线性浓度梯度中的运动。外部梯度与自生浓度梯度共同决定粒子的游动速度与取向。各效应之主导性由无量纲活性数 A 表征。Janus 粒子表面建模为两半具有不同活性与迁移率系数。利用洛伦兹互易定理,获得了转动与平动速度的解析表达式。该解析框架有助于将表面活性与迁移率的参数空间划分为粒子呈现不同轨迹的四个区域。
引用
@article{arxiv.2101.07531,
title = {Motion of an active particle in a linear concentration gradient},
author = {Prathmesh M. Vinze and Akash Choudhary and S. Pushpavanam},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.07531},
year = {2021}
}