移动膜前的自主推进：增强的聚集与拖曳力

自主推进（SP）是活性粒子（AP，如细菌或生物微马达）的主要特征，使其区别于被动胶体。SP 的一个著名后果是在静态界面处的聚集，即使不存在流体动力学相互作用。本文探讨 SP 在 AP 与移动半透膜相互作用中的作用。具体地，我们实现了一个非相互作用 AP 在由以恒定速度 $c$ 移动的局部可穿透壁横穿的通道中的模型。相对于 $c>0$ 的被动胶体以及 $c=0$ 的 AP 两种情况，具有有限 $c$ 的 AP 在障碍物前表现出增强的聚集，并经历大幅增加的拖曳力。该效应通过定域在粒子与膜界面处的有效势来理解，其高度正比于 $c\tau/\xi$，其中 $\tau$ 是 AP 的重新取向时间，$\xi$ 是表征表面光滑度的宽度（对于硬核障碍物 $\xi\to 0$）。一个近似解析方案能够重现观察到的密度分布和测量的拖曳力，与数值模拟非常吻合。此处讨论的效应可用于具有所需参数的 AP 的自动选择与过滤。