西安交大物理试验班毕业生一作论文登上《自然》，有望推动非平衡物理的发展

活性物质，由通过消耗能量产生机械功的单位组成。例子包括生命系统，由分子马达驱动的生物聚合物和合成自推进粒子的悬浮液。近年来研究人员的一个中心目标是，理解和控制活动装配体在空间和时间上的自组织。

大多数主动系统要么表现出空间秩序，这是由协调空间结构和主动主体运动的相互作用所介导的；要么表现出个体振荡动力学的时间同步。

而同时控制空间和时间组织，则往往更具挑战性，通常需要复杂的交互作用，如反应-扩散层次或基因工程细胞电路。

近日，由香港中文大学、加州大学和哈佛大学的物理学者组成的团队，报道了一种同时控制细菌活性物质时空自组织的简单技术。

基于这一技术，材料的粘弹性可以控制活性流体在空间和时间上的自组织。研究成果在线发表在科学期刊《自然》（Nature）上，香港中文大学吴艺林教授为论文通讯作者，西安交通大学物理试验班2014届毕业生刘松为文章第一作者。

他们限制大肠杆菌细胞密集的活性悬浮液，并通过添加纯化的基因组DNA来操纵单个宏观参数——即悬浮液的粘弹性。这揭示了自我驱动的空间和时间组织的形式。

研究人员们通过将他们的实验与活性物质模型相结合，用活性强迫和粘弹性应力松弛之间的相互作用来解释这种行为。通过加入聚合物来提升细菌运动在空间上的长程关联，该研究中出现的巨型涡旋在空间尺度上可达近千倍细菌尺度。

上述发现，为细菌在复杂流体中的运动行为的影响提供了见解，这可能是健康和生态学相关研究的兴趣所在，并通过实验证明，流变性能被利用来控制活性物质流动。相关结果将促进非平衡物理的发展。

此次成果发表后，论文一作刘松也吸引了不少关注。据悉，刘松2010年从湖北省荆州中学考入西安交通大学，进入物理试验班学习。2012年，刘松代表物理系参加全国大学生物理实验竞赛，获得三等奖。2014年秋季，其赴香港中文大学物理系攻读博士学位。

译/前瞻经济学人APP资讯组

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