极性-非极性活性混合物中的时空混沌与缺陷增多

惯性流体中的混沌转变通常通过从大尺度到小尺度的直接能量级联过程实现。相比之下，活性系统由自发动力单位组成，能量在微观尺度注入，因而表现出反向级联，产生截然不同寻常的流动模式。本文研究由两类自驱动成分组成的活性混合物——其中包括两极性和非极性单元，这一设定预期可产生比生命液晶（LLC）系统中更丰富的行为，后者中非极性成分为被动组成。通过数值求解相应的流体力学方程，我们发现了各种复杂的动力学状态。我们的结果揭示了非极性物种对极性成分密度和活性变化的非单调响应。在一个类似于LLC引发的无序状态的中间区域，系统发展出一种动力学无序相，其特征为高密度、随时间演化的类 band 结构，以及半整数拓扑缺陷的持续创建与消除。我们证明，该 regime 表现出时空混沌现象，这一发现通过两种互补措施进行量化：密度波动的谱特性和最大 Lyapunov 指数。这些发现拓宽了活性物质中复杂转变的理解，并提示可在细菌悬浮液或人造微型游动器组件中进行实验实现的可能性。