Festgestellte Phasentrennung und chirale Symmetriebrechung in aktiven Stäbchen unter Scherung

Durch Molekulardynamik-Simulationen untersuchen wir die Phasentrennung und Aggregationsdynamik aktiver Stäbchenpartikel in zwei Dimensionen, die einer Scherung ausgesetzt sind. Wir stellen fest, dass das Wachstum der phasentrennten Region bei Anlegung von Scherung gestoppt wird, wobei die durchschnittliche Clustergröße auf einen Wert Rₛ abflacht, der über die Zeit konstant bleibt. Während Aktivität die Widerstandsfähigkeit der Cluster gegen durch Scherung verursachte Zerteilungen erhöht, nimmt Rₛ mit wachsender Scherrate γ ab, mit einem intermediären Bereich, in dem Rₛ γ^-1. Wir stellen fest, dass Cluster im stationären Zustand progressiv weniger polarisiert und zunehmend verlängert werden, wenn die Scherung zunimmt. Gleichzeitig beobachten wir eine Brechung der chiral Symmetrie sowohl in der Rotationsrichtung als auch in der inneren Organisation der Cluster: Typischerweise zeigen Stäbchen zum Clusterzentrum mit einem kleinen, von Null verschiedenen Winkel, sodass dasaktive Drehmoment dem Scherdrehmoment entgegenwirkt, wobei die Winkelgeschwindigkeit des Clusters gut durch ein vereinfachtes analytisches Modell erfasst wird. Wir argumentieren, dass diese Konformation die Stabilität der Cluster gegenüber Scherung erhöht.