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Saffman-Delbrück 及超越:点力方法

软凝聚态物质 2019-12-05 v1

摘要

我们表明,利用嵌入溶剂中的二维流体里点力所产生的速度场,并采用与粒子半径 aa 同量级的小波长截断,可以轻易得到 Saffman-Delbrück(SD)定律(生物膜包埋物的迁移率)的一个非常好的解析近似。借助此方法,我们获得了 SD 定律的解析推广,其考虑了膜的双层性质以及层间摩擦 bb。我们还通过一致耦合准平面二维(2D)膜流与三维(3D)溶剂流的计算,推导了当包埋物产生局部自发曲率时 SD 定律的修正。对于一个跨越平坦双层的包埋物,发现 SD 定律只需将膜的二维黏度 η2\eta_2 替换为单层黏度之和即可成立,只要 bb 高于一个实际上远低于已知实验值的阈值,则不受 bb 影响。对于仅位于两层之一(或黏附于其中一层)的包埋物,当 b<η2/(4a2)b<\eta_2/(4a^2) 时,SD 定律受 bb 影响。此时,由于对侧单层未被包埋物完全拖曳,迁移率可增至最多两倍。对于产生局部自发曲率的包埋物,我们表明总摩擦为 SD 摩擦与膜形变所产生的回拉摩擦之和,这一点在文献中曾被假定而未加证明。

关键词

引用

@article{arxiv.1912.01893,
  title  = {Saffman-Delbr\"uck and beyond: a pointlike approach},
  author = {Quentin Goutaland and Jean-Baptiste Fournier},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1912.01893},
  year   = {2019}
}

备注

8 pages, 3 figures