Active motion of multiphase oil droplets: emergent dynamics of squirmers with evolving internal structure.
Active motion of multiphase oil droplets: emergent dynamics of squirmers with evolving internal structure.
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多相油滴的主动运动：具有不断变化的内部结构的蠕动物的涌现动力学。
作者：
Xin Wang;Rui Zhang;A. Mozaffari;J. D. de Pablo;N. Abbott
合成软物质系统，当被活动过程驱动超出平衡时，提供了实现生命物质中发现的复杂的动力学状态和功能的潜力。乳状液为识别活性软物质背后的物理化学原理提供了一个简单而通用的系统的基础，但乳状液液滴中的多个内部相(例如Janus形态)如何组织起来影响涌现动力学尚不清楚。在这里，我们创造了具有超低界面张力但具有明显粘度的多相油滴，并驱动它们在水胶束溶液中运动。选择的油组分的优先增溶既驱动液滴运动，又产生具有不同对称性的内部相形态状态的进展。我们发现，在形态发生过程中，活性液滴呈现出五种动力学状态。通过对微观流场的量化，我们表明可以将不同的液滴行为映射到球形微泳者在Stokes流中的蠕动模型，从而表明多相液滴为研究和设计微泳者的水动力学提供了一个通用的平台。
Synthetic soft matter systems, when driven beyond equilibrium by active processes, offer the potential to achieve dynamical states and functions of a complexity found in living matter. Emulsions offer the basis of a simple yet versatile system for identification of the physicochemical principles underlying active soft matter, but how multiple internal phases within emulsion droplets (e.g., Janus morphologies) organize to impact emergent dynamics is not understood. Here, we create multiphase oil droplets with ultralow interfacial tensions but distinct viscosities, and drive them into motion in aqueous micellar solutions. Preferential solubilization of select components of the oil both drives the droplet motion and yields a progression of internal phase morphological states with distinct symmetries. We find the active droplets to exhibit five dynamical states during morphogenesis. By quantifying microscopic flow fields, we show that it is possible to map the diverse droplet behaviors to squirmer models of spherical microswimmers in Stokes flow, thus showing that multiphase droplets offer the basis of a versatile platform with which to study and engineer the hydrodynamics of microswimmers.
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DOI：
10.1103/physreve.90.013010
发表时间：
2014-07
期刊：
Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics
影响因子：
--
作者：
Li GJ;Ardekani AM
通讯作者：
Ardekani AM
DOI：
10.1073/pnas.1922198117
发表时间：
2020
期刊：
Proceedings of the National Academy of Sciences
影响因子：
--
作者：
Sohn, Hayley R. O.;Smalyukh, Ivan I.
通讯作者：
Smalyukh, Ivan I.
影响因子：
8.6
作者：
Krueger, Carsten;Kloes, Gunnar;Maass, Corinna C.
通讯作者：
Maass, Corinna C.
影响因子：
5.5
作者：
Li, Menglin;Brinkmann, Martin;Fleury, Jean-Baptiste
通讯作者：
Fleury, Jean-Baptiste
DOI：
10.1073/pnas.1805932115
发表时间：
2018-11-27
影响因子：
11.1
作者：
Chin, Amanda S.;Worley, Kathryn E.;Wan, Leo Q.
通讯作者：
Wan, Leo Q.