固体表面附近单毛细菌运动的仿真：毛细菌形态与离子强度的影响

本研究系统性地考察了细菌从自由游动到表面黏附的动力学过程，该过程以高度 $h$ 和倾斜角 $\Psi$ 为特征。表面诱导过程分为三个主要阶段：首先，细菌以与马达旋转频率成正比的接近速度游向表面；其后，在重新取向阶段，倾斜角的余切随马达旋转频率与时间的乘积呈指数衰减；最后，近场水动力相互作用与 DLVO 力的综合作用使细菌到达距离表面较近的稳定定点 $(h^{*},\Psi^{*})$。左手螺旋毛发的细菌在表面上呈现顺时针圆形运动。这些圆形轨迹的稳定高度、倾斜角和曲率半径均由毛发形态和电解质溶液的离子强度共同决定。更具体地言，增加毛发的弧长会使稳定倾斜角减小并增大曲率半径；相反，降低离子强度会使稳定高度和曲率半径增大，同时使稳定倾斜角减小。通常，稳定倾斜角落在 $(\pi/2,\pi)$ 之间，稳定高度范围为几纳米至约一百纳米，圆形运动的曲率半径范围为几至数十微米。