实验和数值模型中产生的靶波和螺旋波

活性物质是一类由自驱动个体组成的新型软物质系统，广泛存在于宏观到微观的多个尺度，从动物群落到细胞组织、细菌菌落、微纳米机器等；此类系统中个体尺度的驱动打破了系统在微观层面上的细致平衡，驱使系统远离热力学平衡态，形成丰富的自组织现象。如何在时间和空间上同时调控活性物质的自组织行为是当前研究的难题之一。

本工作利用银（Ag）/氯化银（AgCl）的活性胶体系统对这一问题开展研究。该系统中胶体表面的银与氯化银在双氧水和光催化的作用下相互转化，形成振荡的化学反应，并通过反应-扩散机制生成反应产物的化学波。在低密度系统中，化学波可激发活性胶体的自驱动；高密度系统中，化学波通过扩散泳机制产生流场，输运胶体。上图展示了化学靶波和螺旋波所驱动的胶体行波运动；左侧实验结果可由右侧的反应-扩散模型定量描述。这些结果表明我们可以利用活性胶体系统中的输运行波实现对自组织动力学的时空调控，这为活性物质系统中的大范围控制和信息传递提供了新工具。

本工作的共同第一作者为哈工大（深圳）博士生陈曦和上交大博士生徐彦楷，共同通讯作者为张何朋和王威。研究工作得到了国家自然科学基金和深圳市科委的基金支持。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn9130