Nature Physics：活性向列相中相干结构的缺陷介导动力学

吴宗涵

2023-05-26

活性流体，如细胞骨架丝、菌落和上皮细胞层，会表现出独特的定向一致性，通常以向列有序及其分解为特征，由拓扑缺陷的存在来定义。相比之下，人们对位置一致性知之甚少，尽管这既是一个突出的特征，也是一个实验可获得的特征，但在潜在的流体运动中是否存在组织仍未知。鉴于此，来自哈佛大学保尔森工程与应用科学学院的L. Mahadevan等人通过分析微管和驱动蛋白的二维混合物的实验数据，以及通过模拟主动向列动力学方程获得的数值数据，使用拉格朗日相干结构的概念来表征了主动向列中流体运动的组织。

文章要点：

1) 该研究提出的相干结构由运动的吸引器和排斥器组成，它们共同协调复杂的运动，为了理解位置和取向相干性的相互作用，研究分析了实验和模拟，发现+1/2个缺陷移动和变形了吸引子，作为集体运动的控制中心；

2) 此外，该研究发现孤立的+1/2缺陷周围的区域经历高弯曲和低拉伸/剪切变形，这与局部应力分布一致，且应力在缺陷处最小，而沿着缺陷方向的高差异应力导致折叠，这一工作为描述和控制活性流体中的自组织提供了一个新的视角，并有可能应用于多细胞系统。

参考资料：

Serra, M., Lemma, L., Giomi, L. et al. Defect-mediated dynamics of coherent structures in active nematics. Nat. Phys. (2023).

10.1038/s41567-023-02062-y

https://doi.org/10.1038/s41567-023-02062-y