在自然界与仿生系统中，活性粒子的高效迁移对多种重要生命过程至关重要，例如细菌穿越组织屏障、癌细胞侵袭周围组织、以及合成微型机器人在血管网络中的导航与靶向药物递送等。与被动扩散粒子不同，活性粒子具有持续的自驱动力，能够与其所处环境产生复杂的相互作用。然而，在具有不同力学性质的异质介质中，活性粒子如何实现高效扩散，尤其是介质刚性与柔性如何协同调控其迁移行为，长期以来仍缺乏系统性且定量的研究。这一问题不仅是当前非平衡统计物理与生物物理领域关注的核心问题之一，也是理解复杂生物运动与构建智能微型系统的关键环节。

近日，北京理工大学物理学院郑宁教授团队与李艳伟教授团队合作，在该方向取得重要进展。系统研究了在二维刚性与柔性环的混合复杂介质环境中，单个活性布朗粒子(ABP)的扩散行为。研究发现系统存在一个最优的刚柔比例使粒子的长程扩散能力达到最大。当柔性环占主导时，环体易发生局部变形，形成粒子可穿越的“逃逸通道”；而刚性环虽无法变形，却有助于增强粒子的重新定向能力。两类障碍物之间的结构差异及其与活性粒子的相互作用，共同导致了粒子扩散系数随刚性比例变化的非单调性。研究团队还提出并验证了一个普适的理论预测模型，揭示了该最优刚柔比例与活性粒子的自驱速度及其持续时间满足指数关系。

为进一步理解扩散行为背后的微观机制，研究团队还构建了一个推广的“熵阱模型”， 用于刻画粒子在局域结构中的被困与跃迁。发现粒子的跃迁持续时间分布受限于障碍物结构与粒子活性之间的竞争关系。该工作不仅揭示了不同类型障碍物对活性迁移行为的竞争性调控机制，丰富了人们对活性粒子在异质环境中迁移行为的理解，也为优化复杂环境中的活性迁移行为提供了可量化的设计策略，为微型机器人、药物靶向递送等应用提供了理论指导。相关成果发表在Physical Review E 111, 035412 (2025)上，本研究得到了国家自然科学基金项目的支持。