非互惠视觉感知与极化对螺旋主动粒子集体状态的驱动作用

自发动粒子很少沿直线运动；环境相互作用、形状不对称性和固有扭矩通常导致曲线或波动轨迹。在生物和合成系统中，这种曲率常与方向感知和非互惠相互作用共存。为此，本文探讨了螺旋智能Brown运动粒子 (iABPs) 的集体动力学，这些粒子结合了极化对齐和基于视觉的感知。通过变更对齐比例与视觉机动性、视觉角度以及约化螺旋性 $(\omega/D_r)$ 的参数，构建了展现多样集体状态的相图，包括：自旋者、漩涡、涟漪、蠕动类群体、旋转性团块及不规则聚集体。螺旋性在其形态学中发挥关键作用：高螺旋性导致稀疏相，而中等至低螺旋性则产生致密且动态的图案。涟漪环形运动作为一种独特状态，由向外扭矩驱动，仅在粒子数目和视觉机动性足够大时才能维持。结构和动力学测度，包括极化、序对相关、均方位移及方向相关，揭示了这些相位的明确特征。总体而言，本文表明螺旋性、非互惠感知与对齐共同产生无法被非螺旋系统实现的集体状态，为生物及合成螺旋主动物质系统提供了启示。