活性底重粒子的沉降与极向有序

在外部引力场中的自驱动粒子已被证明即使没有粒子相互作用也能表现出增加的沉降长度和极向有序。在此，我们研究额外具有底重特性的自驱动粒子，即它们感受到一个使其逆重力场方向游动的力矩。对于底重粒子，引力场具有两种相反的效应：i) 沉降和 ii) 粒子游动方向的向上对齐。我们对单粒子分布关于取向进行多极展开，并推导出沉降长度和平均粒子取向的表达式，随后通过与 Brown 动力学模拟的对比进行验证。在重力强度大或粒子速度和对齐力矩小的情况下，我们观察到与被动胶体以及无底重特性的活性胶体相比，沉降长度增加的沉降现象。例如，增加游动速度时，沉降剖面发生反转，粒子向封闭盒子的顶部壁面游动。我们发现在中等游动速度下，无论粒子是否具有底重特性，均存在最大的取向有序。不出所料，底重粒子的有序性增加，但在较高活性水平下这种差异消失，并且在极高活性下两种情况的有序性均趋于零。