拓扑控制多组分流体混合物的相分离动力学
流体动力学
2026-03-05 v3
摘要
流体混合物（如细胞胞质和人造 DNA 纳米星）可通过液-液相分离自发组成许多共存的相。尽管不同相之间的相互作用产生了多样化的流体结构，但支配其时空组织的物理原理仍不清晰。本文表明，多组分相分离的动力学与数学着色问题密切相关，包括四色定理。通过将系统限制在薄几何中，我们证明四色定理允许流体 compartments 排列，从而抑制了 coalesced 现象。结果是，hydrodynamics 被固定，扩散主导的粗化动力学可折叠为统一的主曲线。改变流体界面张力可改变哪些排列是能量上可接受的，从而导致高度复杂的粗化动力学，每个相的行为都不同。在无限制的三维系统中，缺乏类似四色定理的等价形式意味着抑制 coalesced 仅在大量相数时才会达到，而非在明确阈值处。总体而言，本文所采用的着色方法为理解相分离流体混合物的动力学提供了拓扑框架。
引用
@article{arxiv.2511.20215,
title = {Topology Controls the Phase Separation Dynamics of Multicomponent Fluid Mixtures},
author = {Michael Rennick and Xitong Zhang and Halim Kusumaatmaja},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.20215},
year = {2026}
}