运动性对细菌在微孔通道中聚集的影响

我们通过包含一根圆柱形障碍物的方形通道来模拟多孔介质，并借助耦合晶格玻尔兹曼流体的分子动力学模拟研究细菌在其中的输运。我们的细菌模型为受力自由机制推进的棒状刚体。为刻画活细菌的行为，该模型还引入了跑动-翻滚（run-and-tumble）过程。模型细菌能够与通道壁及障碍物发生流体动力学相互作用，从而使其在经历剪切流时得以重新取向。我们证明该模型能够复现细菌在障碍物后侧的聚集现象，正如 [G. L. Mino 等, Advances in Microbiology 8, 451 (2018)] 利用大肠杆菌（E.coli）细菌近期实验所观测到的那样。通过系统性地改变外部流强与细菌运动性，我们厘清了导致聚集的局部流强与游动特性之间的相互作用。此外，通过改变通道几何结构，我们还揭示了细菌与受限壁面的相互作用在聚集过程中的重要作用。