活性粒子的运动属性和堆积密度诱导多种涡旋模式及其转变
Various Vortices and Their Transitions Induced by Motion Modes and Packing Density of Active Particles作者机构:北京理工大学物理学院北京100081
出 版 物:《内蒙古大学学报(自然科学版)》 (Journal of Inner Mongolia University:Natural Science Edition)
年 卷 期:2023年第54卷第6期
页 面:608-615页
学科分类:080805[工学-电工理论与新技术] 080904[工学-电磁场与微波技术] 0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术(可授工学、理学学位)] 08[工学]
摘 要:涡旋运动广泛存在于不同尺度的活性物质中,是一类典型的自组织集群行为。本文实验研究了3种不同运动模式的活性粒子,在受限容器中产生不同类型的涡旋行为及转化。发现活性粒子的涡旋受到粒子堆积密度和运动属性的影响,具有多种涡旋运动模式。在低中粒子堆积密度时,随着粒子运动性质变化,涡旋行为从瞬态涡旋过渡到相对稳定的时空涡旋,最终形成非拓扑保护的边界流涡旋。而在高堆积密度时,涡旋模式从拓扑边界流转变为时空稳定的体涡旋,直至最终的非拓扑边界流涡旋。研究结果指出可使用外界激励调控活性粒子的单体运动性质,从而改变粒子集群运动特性,这既为活性粒子的涡旋运动提供了更丰富的内涵,也为实现活性粒子集群功能的灵活切换提供了新思路。