我院陈雷鸣教授在活性物质领域取得研究进展

发布者：张立江发布时间：2022-12-31浏览次数：1049

上述图片来自《Nature》的新闻与观点的报道

近日，美国物理科学网站（Phys.org）和《自然》期刊的新闻与观点报道了中国矿业大学材料与物理学院陈雷鸣教授关于活性物质的工作。活性物质定义为大量具备自我推进能力的粒子（活性粒子）组成的系统，在自然界中广泛存在，具体的例子大到宏观上的鸟群、鱼群, 小至细菌群落、上皮细胞皮层、细胞骨架，以及人工合成胶体、微型机器人集群等。该研究领域涉及物理、化学、生命科学，以及数学等多个学科，近年来广受关注。

最近陈雷鸣教授与帝国理工学院的Lee教授、塞吉巴黎大学的Maitra教授，以及俄勒冈大学的Toner教授合作，在活性物质理论研究方面取得新进展。陈等人考虑活性粒子在随机分布有障碍物的环境中的集群运动行为，研究表明如果系统具备不可压缩性，粒子运动方向的近邻协同作用能够战胜障碍物的干扰，从而形成全局的运动方向指向有序。通俗地讲，如果活性粒子集群的密度足够高，即使没有“向导”，该集群仍然能够通过随机分布有障碍物的“地带”。这项研究对于理解生物体内细胞的运动机制，以及如何设计微型机器人集群穿越复杂地理环境具有参考价值。

该研究成果以短篇的形式在物理学权威期刊Physical Review Letters 上发表了两篇论文(2022，129，188004，编辑推荐；2022，129，198001)，题目分别为“Packed Swarms on Dirt: Two-Dimensional Incompressible Flocks with Quenched and Annealed Disorder”和“Incompressible Polar Active Fluids with Quenched Random Field Disorder in Dimensions d > 2”，以长篇的形式在Physical Review E (2022，106，044608)上发表，题目为“Hydrodynamic theory of two-dimensional incompressible polar active fluids with quenched and annealed disorder”。

论文以中国矿业大学为第一单位，研究工作得到国家自然科学基金面上项目（No. 11874420）的资助。