2023年11月11日，高永祥團(tuán)隊(duì)與德國于利希研究院Gerhard Gompper、Marisol Ripoll團(tuán)隊(duì)、牛津大學(xué)Dirk Aarts團(tuán)隊(duì)合作，在Communications Physics發(fā)表了題為“Simultaneous emergence of active turbulence and odd viscosity in a colloidal chiral active system”的研究論文。高永祥研究員為論文的共同第一作者和共同通訊作者。

借助個體尺度的持續(xù)能量消耗，大量自推進(jìn)或旋轉(zhuǎn)的個體集合呈現(xiàn)出非平衡的、奇異的集體運(yùn)動。其中，活性湍流和奇粘度最為典型，對應(yīng)于自發(fā)的復(fù)雜流動和無能量耗散的橫向流動行為，分別在不同的體系中被報(bào)道過。在此工作中，團(tuán)隊(duì)發(fā)展了由大量單層站立旋轉(zhuǎn)的火柴桿狀雙面膠體顆粒組成的活性手性流體。每個膠體粒子旋轉(zhuǎn)帶動周圍流體運(yùn)動，進(jìn)而誘導(dǎo)鄰近膠體平移。結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬，團(tuán)隊(duì)同時觀測到活性湍流和奇粘度兩種現(xiàn)象，分別表現(xiàn)為缺乏主導(dǎo)的多尺度渦旋自相似動力學(xué)和顆粒被拖到渦旋中心且粒子密度與渦度呈現(xiàn)正相關(guān)。團(tuán)隊(duì)首次在體相中測量了手性活性流體的奇粘度，并對能譜進(jìn)行了表征，遵循經(jīng)典的冪律衰減。團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)對于建立活性湍流與奇粘度之間的關(guān)聯(lián)，理解手性活性流體包括生物系統(tǒng)的奇異行為和設(shè)計(jì)微型機(jī)器人的集體自組織等均具有重要意義。

該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（11774237）和廣東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（2022A1515011800）的資助。

文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s42005-023-01442-3

（來源 高等研究院）