埃因霍温理工大学巴里·菲茨杰拉德
学分:埃因霍温理工大学
它是液相还是“玻璃态”相？这个问题一直是激烈辩论的主题，因为物理学家试图理解所谓的“活性物质”的行为——这是一种相对新型的物质，粒子使用“一个小小的内部引擎”来移动
发表在《物理评论快报》杂志上的一项新观察显示，TU/e的研究人员现在可以同时解决所有矛盾的结果，从而为更好地理解哮喘和癌症等疾病中的细胞行为铺平了道路
对许多人来说，“物质的相”这个短语立刻让人想起气体、液体和固体——最著名的物质相
在液相和固相之间，你会发现玻璃相，一种行为类似固体，但内部看起来像液体的相
这种典型的物质相图(气体、液体、固体或玻璃)认为粒子是被动的，这意味着它们只是由于热能和通过与邻近粒子相互作用而受到的力而运动
然而，近年来，由利用“小发动机”将能量转化为定向运动的粒子组成的活性物质引起了人们的注意，这意味着它们不断地失去平衡
活性物质也有玻璃相
冷静的洞察力 来自应用物理系和研究负责人利斯贝特·让桑说:“多年来，人们已经知道活性物质表现出玻璃状的行为，这可能有助于我们理解哮喘、伤口愈合和癌症转移中的细胞行为。”
第一作者和博士
D
研究人员文森特·德贝茨也强调了这一应用:“这项工作最有趣的应用之一将是对行为像玻璃的人类细胞，如哮喘和癌症中的细胞
" 学分:埃因霍温理工大学 然而，近年来，关于活性物质的玻璃态行为有很多争论，并导致了一些分歧
让桑说:“一些人说这些主动系统比被动玻璃更具流动性，另一些人认为该系统更像玻璃，而另一些人说该系统在最终变得更像玻璃之前变得更像液体。”
“通过这项研究，我们提供了一个明确而简单的解释来澄清关于所有这些矛盾结果的立场，”让桑补充道
笼子长度的重要性 这一切都归结于所谓的笼长度和持续长度之间的关系，笼长度是由粒子周围的相邻粒子形成的特定粒子的笼的典型尺寸(见图)，持续长度是粒子在改变方向之前移动的平均距离
“玻璃相可以被认为是这种笼子的大集合，在这种笼子里，每个粒子只能在自己的笼子里推来推去，但永远无法逃离它，”Debets指出
“当持久性长度小于笼子长度时，活性粒子可以探索它们的笼子寻找开口
如果他们能逃脱，他们就像 液体中的被动粒子
但是当持续长度超过笼子长度时，粒子不再能有效地扫描它们的笼子并卡在笼子里
因此，该系统表现出更像玻璃的行为，其中该系统具有像固体一样的性质
" 学分:埃因霍温理工大学 突破 这一观察是最大的突破
“这解释了之前文献中所有看似混乱的结果
这些研究都是在不同的持续时间值下进行的，因此在相对于笼子长度的不同距离下进行，”让桑解释道
笼子的长度是一个非常重要的物理概念，这已经有助于更好地理解为什么被动材料从液体变成玻璃时会变得更像固体
通过将所有的系统动力学浓缩到持久性长度与笼子长度比较的简单原理，研究人员调和了文献中的各种建议
医疗保健应用 在后续研究中，研究人员计划研究笼子长度对实际生物细胞层中活性玻璃的影响
“在未来的工作中，我们将研究物理学如何支配细胞行为
也许我们可以通过改变细胞的形状来改变笼子的长度，从而改变细胞的玻璃态行为
例如，这可能会使肿瘤细胞更难从原发肿瘤中分离并转移
或者，通过直接从细胞层的快照中识别笼子的长度，我们可以预测它是处于液相还是玻璃相，从而导致新的医学诊断方法，”Debets说
这项新研究为活性玻璃物质的行为提供了新的视角
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