受约束主动 Janus 粒子在壁面积聚 due to 有效主动扩散性
软凝聚态物质
2026-05-14 v1 统计力学
摘要
本文研究了在平行壁面之间受约束的电动力学驱动的 Janus 粒子，其壁面积聚机制不同于主动 Brownian 粒子或 run-and-tumble 粒子，主要归因于有效的横向扩散系数。通过密度匹配的悬浮液和三维共聚焦成像，我们直接测量了在施加交流电场下，粒子在整个通道中的时变分布。壁面粒子数量呈指数增长，而浓度在中间层显著耗竭；多场强下的数据在按测量得到的松弛率进行比例缩放后，均可重合为单一曲线，揭示了唯一的、由约束条件控制的主要时间尺度。推动行为遵循预期的诱导电荷电迁移比例尺，其平均取向角位于水平面上 2 度至 10 度之间，导致顶部偏置的积聚。与过阻尼 Ornstein-Uhlenbeck 转向模型比较表明，关于小垂直角的持续随机转向导致横向有效漂移和扩散。漂移支配主要时间尺度，而扩散足够强，即使存在向上取向偏置，也能在底部壁面上实现显著积聚。
引用
@article{arxiv.2605.12860,
title = {Wall accumulation of confined active Janus colloids due to effective active diffusivity},
author = {Sandeep Ramteke and Alicia Boymelgreen and Jarrod Schiffbauer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.12860},
year = {2026}
}