由沿障碍物空间异质滑动诱导的活性粒子趋地形性

许多生物活性因子通过重新定向其运动来响应环境线索的梯度。除了光趋性和化学趋性等研究充分的著名例子外，近年来人们对趋地形性（即感知并跟随地形环境线索的能力）产生了相当大的兴趣。我们数值研究了在规则圆形柱阵列中运动的活性因子的趋地形性。虽然通过障碍物密度的空间梯度可实现平凡的趋地形性，但此处我们表明，在障碍物密度空间均匀的环境中，对因子-障碍物相互作用特性施加梯度可导致有效的趋地形性。作为概念验证，我们展示了柱周围滑动角度的梯度——例如近表面细菌动力学中所观察到的——如何打破空间对称性并偏置运动方向。我们基于具有不同滑动角度的柱之间假想界面上的有效反射解释了该现象。我们的结果对高效趋性装置的设计具有技术重要性。