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受限三维活性向列相中拓扑缺陷的去局域化

软凝聚态物质 2026-07-11 v1
作者: Louise C. Head , Pasquale Digregorio , Davide Marenduzzo , Ignacio Pagonabarraga , Daniel A. Beller , Giuseppe Negro
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摘要

三维活性向列系统中的缺陷线是引人入胜的拓扑奇点，其在受限环境中的非平衡动力学仍然难以捉摸。在此，我们对封闭圆柱体内受限的三维活性向列相进行了数值研究，以阐明几何和活性的作用。我们揭示了被动弹性（导致缺陷在边缘附近局域化）与活性（赋予缺陷迁移率并产生无序、去局域化动力学）之间的竞争。改变边界曲率、活性强度和圆柱半径，揭示了一个由静态和动态局域化态组成的状态空间，包括手柄状构型和限制在圆柱端盖内的混沌运动。当活性被调谐以诱导去局域化时，我们识别出相变特征，包括显著的涨落以及缺陷数量和平均缺陷长度的涌现幂律标度。我们发现这些标度性质受到受限效应的强烈改变：与体相系统中活性主导长度分布不同，受限效应调谐了一个与活性无关的特征长度，其指数让人联想到自回避受限聚合物。这些结果确立了非均匀曲率受限作为一种控制活性拓扑动力学的通用机制。

关键词

active nematics topological defects confinement delocalization defect dynamics power-law scaling

引用

@article{arxiv.2607.10234,
  title  = {Topological delocalisation of confined 3D active nematics},
  author = {Louise C. Head and Pasquale Digregorio and Davide Marenduzzo and Ignacio Pagonabarraga and Daniel A. Beller and Giuseppe Negro},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.10234},
  year   = {2026}
}