摘要
活性颗粒对其环境的影响程度与环境对它们运动的影响程度相当。在这里，我们展示了一个实验系统，可以通过外部交流电场在同一位置同时调节这两者。环境由二维的胶体二氧化硅颗粒浴组成，而活性颗粒则是镀金的Janus球体。当垂直于平面层的电场增强时，前者的硬度会增加，后者的运动速度会加快。活性颗粒的运动轨迹表现出更强的旋转运动，其重新定向频率随着颗粒速度的增加而增加，这一效应最终导致手性活性运动的出现。我们证明了自维持的重新定向是由局部压缩和相互作用不对称性引起的，揭示了在粒子层面上的一个普遍机制，即环境机械性质的变化能够重塑活性颗粒的运动轨迹。
1 引言
近年来，合成活性胶体已成为模拟生物微游泳者在复杂环境中行为的重要模型系统。它们在微流变学、药物输送和微机器等领域也有广泛的应用前景1-4。它们在简单流体（如水）中的自由运动已经被很好地理解，其动力学主要受粘性应力和旋转扩散的控制3。然而，复杂环境显著改变了颗粒的游泳和重新定向能力3, 5。特别是，活性颗粒的运动轨迹的持续时间（即其直线路径的平均长度）经常受到与表面和障碍物碰撞6-12-14、流动15以及界面16的影响。在生物微游泳者（如细菌和活细胞）中也遇到了类似的情况，它们经常根据外部环境刺激调整自己的运动3。
微游泳者在复杂流体中的运动是活性与环境属性之间反馈的另一个典型例子，这对自我运输、自我组织和活性流动有着重要影响20, 21。特别是，最近的实验和模拟报告了在聚合物溶液和纳米结构介质中活性颗粒的持续时间显著缩短22-24，甚至极性对称性的破坏25-27。尽管自然界中存在大量的复杂流体，但这些活性物质中的反馈机制仍然很大程度上未被探索，也尚未被用于在现场调整活性颗粒的运动。
在这项工作中，我们通过实验和理论研究，在一个准二维的被动布朗微球（背景颗粒）矩阵中活性Janus胶体（微游泳者）的运动来探讨复杂流体中的自我推进问题（图a href="#smsc70265-fig-0001">1）。事实上，活性-被动胶体混合物是一个有用的模型，有助于理解自我推进物体的非平衡行为如何影响复杂环境，反之亦然。例如，自我推进的颗粒通过向原本处于平衡状态的系统中注入能量来改变周围胶体浴的微观结构。颗粒的游动力可以压缩环境的局部区域28，重新排列排列在晶格中的被动颗粒29，修复缺陷和晶界30-33，并改变被动成分的速度分布34。相反，被动颗粒的存在促进了由运动引起的相分离35, 36，促进了群体形成37
