化学活性胶体的昂萨格倒易关系与化学-力学耦合
软凝聚态物质
2022-09-07 v1
摘要
与细胞、细菌及其他微生物类似，合成化学活性胶体可通过表面化学反应从环境中获取能量，并利用该能量在流体环境中自主推进。本文研究导致化学活性胶体自主推进的化学-力学耦合。化学反应与动量输运之间的耦合是昂萨格倒易关系的结果。该关系指出，速度与表面反应速率通过对称矩阵与力学亲和势及化学亲和势相关联。昂萨格倒易关系的一个推论是：若化学反应驱动胶体运动，则外力会产生反应速率。本文针对催化两种物质间可逆表面化学反应的球形活性胶体，研究其昂萨格倒易关系。我们利用微扰展开与数值模拟求解相关输运方程，以证明倒易关系在平衡附近的适用性。我们的结果与先前研究一致，并凸显了溶质平流在保持昂萨格矩阵对称性中的关键作用。最后，我们表明昂萨格倒易关系在非平衡稳态附近失效，这对实验中使用的活性胶体的热涨落具有影响。
引用
@article{arxiv.2205.02917,
title = {Onsager reciprocal relations and chemo-mechanical coupling for chemically-active colloids},
author = {Marco De Corato and Ignacio Pagonabarraga},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.02917},
year = {2022}
}