生物分子凝聚体是由核酸和蛋白质等多种生物分子组成的复杂液滴，主要通过液-液相分离形成。虽然短程吸引被认为是相分离的主要驱动力，但生物分子之间的复杂物理相互作用和化学反应同样可能显著影响相分离过程。我们通过几个简单模型系统探究了长程相互作用和活性化学反应对相分离的影响。首先，基于短程吸引且带相反电荷的聚合物模型，我们发现电荷不对称性可调控相分离：当聚合物电荷对称时，带电聚合物从溶剂中分离，形成两个宏观相；而当电荷不对称性较强时，体系形成包含许多等大小液滴的斑图相，其中液滴的体积随电荷不对称性的增加而减小。由此我们提出了一种基于短程吸引和长程静电排斥竞争的机制，用以调控液滴大小。其次，我们发现，包含线性化学反应的非平衡体系可等价于具有静电相互作用的平衡体系。这表明，线性化学反应也能导致斑图相并控制液滴的大小。进一步地，我们研究了非线性化学反应中物理相互作用对形成时空斑图的影响。结果显示，弱物理相互作用可以改变斑图的特征长度，而强相互作用与非线性化学反应的耦合作用则能产生多种性质不同的复杂时空斑图。这些研究结果为理解生物分子凝聚体的形成机制提供了新视角，并对化学工程中设计和合成特定斑图具有指导意义。

Biography

罗程杰，德国马克斯•普朗克动力学与自组织研究所（MPI-DS）博士后。2016年本科毕业于南京大学（NJU）物理学院，2018年获得香港科技大学（HKUST）物理学MPhil学位，2023年以优等成绩（Cum Laude）获荷兰埃因霍温理工大学（TU/e）应用物理学博士学位。主要研究领域为统计物理、软物质和生物物理，包括玻璃化转变理论、多组分液体相分离和斑图动力学。在PRL、PRE、JCP、Soft Matter、J. R. Soc. Interface等重要期刊发表论文18篇；在戈登会议、CECAM旗舰会议等国际学术会议作报告10余次；获德国肖特集团特邀作专题报告。

Inviter: Yu-Liang Jin