细菌整流中的运输与能量学研究 学术背景 在自然界中，许多生物系统依赖于微观粒子的定向运动来实现其功能。例如，分子马达（如驱动蛋白）在微管上的单向运动是细胞内部物质运输的关键机制。然而，这种定向运动的产生机制及其能量学特性仍然是一个未完全解决的问题。特别是在非平衡态系统中，如何通过不对称的几何结构将随机运动的活性粒子（如细菌）转化为定向运动，是一个具有基础科学意义和潜在技术应用的研究课题。 细菌整流（bacterial rectification）是指通过不对称的几何结构（如漏斗形障碍物）将随机游动的细菌转化为定向运动的过程。这一现象不仅有助于理解活性物质（active matter）的对称性破缺机制，还在生物技术应用中具有广泛的前景，如细胞分选、微流控泵送和货物运输等。尽管已有大量研究探讨了...