刘笑天 谢 恬

苏州大学物理科学与技术学院 江苏苏州 215000

活性物质通常指可以消耗内能或从环境中提取能量进行自驱动从而保持活性的物质,表现出丰富多样的动力学和集体现象。从宏观的鸟群到微观的细菌,由活性物质组成的体系无处不在。不过,不同系统中驱动的力学机制可能大相径庭,例如宏观尺度的鸟和鱼可以通过周期性摆动翅膀或者鱼鳍获得驱动力,而微观尺度的细菌却是通过旋转螺旋形的鞭毛而前进。由于活性物质的自组织行为是非平衡的,从而呈现出丰富的动力学行为。在生物个体内的非平衡特性是由许多动态过程维持的,例如酶动力学、新陈代谢等。而活性链状聚合物作为生命系统的重要组分,在不同环境下的构象及动力学性质的变化一直受到广泛关注。

本文我们主要关注链状活性物质系统的非平衡行为,实验上可以实现不同的链状活性物质系统。比如,链状示踪物和细菌系统的混合系统、大分子链连接的活性胶体系统等。目前学界主要发展出如下四种链状活性系统模型:(1)链状示踪物和活性粒子混合系统;(2)活性布朗链;(3)“Vicsek”链;(4)极性链。本文将介绍四种模型的构象特征,最后做总结与展望。

1 链状活性系统模型介绍

在链状示踪物和活性粒子混合系统中,组成链的被动珠子通过弹簧势连接组成,如图1(a),每个珠子遵循传统的郎之万方程。如图1(b),活性布朗链是由活性布朗粒子组成的链结构。[1]每个链上的珠所遵循的郎之万方程与传统相比增加了主动力项。……