微游动体悬浮液中流体力学诱导极向有序的粒子尺度统计理论

先前的基于粒子的计算机模拟揭示了 puller（收缩型）微游动体悬浮液中比 pusher（伸展型）悬浮液显著更强的自发全局极向有序趋势。本文我们评估一种微观统计理论，以通过无序态的线性不稳定性研究此类有序的出现。为此，需要关于取向依赖的对分布函数的输入，我们讨论了相应方法，特别是应用于活性体系的 Percus 检验粒子方法的一种启发式变体。我们的理论确定了在平面 puller 微游动体系统中极向有序的固有演化，前提是流体动力相互作用导致的相互对齐克服了旋转扩散引起的热去对齐。在该理论中，取向有序的原因可追溯到游动体之间主动诱导的流体动力旋转-平移耦合。相反，无序 pusher 悬浮液对均匀极向取向有序保持线性稳定。我们期望我们的结果能够在（半）稀活性微游动体悬浮液的实验中得到证实，例如基于生物 pusher 型和 puller 型游动体。