棘轮势下主动与被动粒子混合体系中的整流现象

我们通过模拟研究了一维空间中具有排斥排斥相互作用的主动（run-and-tumble）与被动（布朗）粒子混合物，该体系受棘轮（平滑锯齿）势作用。已知此类势能在单粒子层面整流主动粒子，在“易向”上产生净电流。该方向即为在通往势垒顶部的路径上所遇最大力较低的方向。排斥约束导致单列运动，因此主动与被动粒子的平均速度相同；我们研究了活性水平、布朗扩散率、粒子尺寸、主动与被动粒子的初始序列以及主动/被动浓度比对这一平均速度（即每粒子电流）的影响。我们表明在某些参数区间内电流符号发生反转。这发生在被动粒子处于高温因而相对容易跨越势垒、且若无整流则不会如此，只是它们与“冷”主动粒子碰撞——后者原本会局域在势极小值附近。在此情形下，反转电流的产生是因为热被动粒子优先沿势垒底部与顶部之间空间间隔较小的方向推动冷主动粒子。在含有两种温差极大的被动粒子的混合物中也存在定性类似的机制，尽管该情形与本文所研究系统之间不存在定量映射。