A self-propelled particle in an external potential: is there an effective temperature?
本文研究了线性和二次外势场中单个自走无热粒子的定态。自推进被建模为一个波动的力量演变根据奥恩斯坦-乌伦贝克过程，独立于粒子的状态。在没有外部电势的情况下，在长时间限制下，在粘性介质中移动的自推进粒子执行扩散运动，这允许识别有效温度。我们表明，在存在一个线性的外部电位的定态分布有一个指数的形式与自由自推进粒子的有效温度确定的沉降长度。在存在二次外势时，定态分布具有高斯形式。然而，一般来说，这种分布不是由自由自推进粒子的有效温度决定的。
2014-04-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of reorientation statistics on torque response of self propelled particles
我们考虑的动力学的自推进粒子受到外部扭矩。两种模型的自推进的重定向被认为是，运行和翻滚粒子，和主动布朗粒子。使用非平衡统计力学的标准工具，我们表明，运行和翻滚粒子有一个更强大的响应扭矩。这种基本的重取向统计的宏观特征可以用来区分两种类型的自推进粒子。此外，这一结果可能表明，奔跑和翻滚运动确实是细菌进化稳定的动力学。
2015-08-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Glassy dynamics of athermal self-propelled particles: Computer simulations and a nonequilibrium microscopic theory
我们结合计算机模拟和分析理论来研究在自推进的唯一影响下演化的无热粒子的致密组装体中的玻璃态动力学。模拟结果表明，当自推进粒子的持续时间增加时，局部结构变得更加明显，而长时间动力学首先加速，然后减慢。这些看似矛盾的演变解释通过构建一个非平衡模式耦合的相互作用自推进粒子的理论。为了预测集体动力学，理论需要定态结构因子和定态局部速度相关。它产生非平凡的预测与模拟定性一致的自推进粒子的玻璃动力学。
2015-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium glassy dynamics of self-propelled hard disks
我们分析了集体动力学的自推进粒子在大密度制度被动粒子进行动力逮捕到一个无定形的玻璃态。我们捕获的竞争之间的自推进和拥挤的影响，使用一个二维模型的自推进硬盘，我们研究使用蒙特卡罗模拟。虽然活动驱动系统远离平衡，自推进粒子进行动力学逮捕，我们详细描述和比较其平衡对应。特别是，动态逮捕的临界密度不断转移到更大的密度，随着活动的增加，和松弛时间是令人惊讶的，以及描述的代数发散产生的高度集体动力学的出现。这些结果表明，活性粒子的致密组件进行非平衡玻璃化转变，这是深刻的影响，自推进机制。
2014-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effects of hydrodynamic interactions on rectified transport of self-propelled particles
在三维非对称势场中数值研究了自推进粒子的定向输运。除了空间排斥力，颗粒之间的流体动力学相互作用已被考虑在一个近似的方式。从数值模拟中，我们发现，流体动力相互作用可以强烈地影响自推进粒子的整流输运。流体动力学相互作用增强了整流传输的性能时，颗粒可以很容易地通过势垒的潜力，并减少整流传输时，颗粒主要是被困在势阱。
2016-12-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Aggregation of self-propelled colloidal rods near confining walls
利用布朗动力学和动力学密度泛函理论研究了封闭通道中自推进胶体棒的非平衡集体行为。我们观察到一个聚集的过程中，杆自组织成瞬态堵塞集群在通道壁。在这个过程的早期阶段，形成了快速增长的刺猬状集群，它们基本上是不动的。在后期阶段，这些簇中的大多数溶解并移动成滑动通过壁的线化聚集体。
2008-09-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Large-scale collective properties of self-propelled rods
我们研究了在两个空间维度中，在噪声存在下，匀速极性点粒子局部相互作用的大尺度性质。这种最小化的自推进杆的方法允许我们处理大量的粒子，揭示了一种以前在更复杂的模型中看不到的现象，而且与纯粹的极性情况（例如Vicsek模型）和活性向列相都有明显的不同。
2009-11-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Diffusion properties of self-propelled particles in cellular flows
本文研究自推进粒子在定常层流中的动力学行为。自推进粒子的持续运动由主动Ornstein-Uhlenbeck过程描述。我们专注于作为持续时间和自由扩散系数的函数的粒子的扩散性能，揭示非单调的行为，与大的持续时间的政权的最小和陡峭的增长的发生。在后者的限制，我们得到了一个解析预测的缩放的扩散系数与参数的主动力。我们的研究揭示了一个不均匀的环境中的活性颗粒，如活的微生物和运动的浮游植物在流体中的扩散的影响。
2020-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Simple and faithful nonlinear field equations for aligning self-propelled rods
我们推导出一组最小但完整的非线性场方程描述的集体性质的自推进棒从一个简单的微观出发点，Vicsek模型与cross-alignment。线性和非线性动力学分析表明，与原来的微观模型吻合得很好。特别是，我们推导出一个明确的表达式，形成密度隔离，带状的解决方案，使我们能够开发一个更完整的分析图片的问题在非线性水平。
2012-07-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A deformable microswimmer in a swirl: capturing and scattering dynamics
受经典开普勒和卢瑟福问题的启发，我们研究了一个类似的设置在积极的microswimmer的上下文中：一个可变形的microswimmer在旋流的行为。首先，我们确定新的稳定的边界状态的旋流和分析其稳定性。其次，我们研究了一个自推进的游泳运动员前往涡中心的动力学，我们观察到随后的捕获和散射动力学。我们区分了两种主要类型的游泳者，那些倾向于垂直于推进方向伸长的游泳者和那些追求平行伸长的游泳者。虽然第一个可以被漩涡捕获，但第二个总是被观察到分散，这提出了一个有希望的逃生策略。这为设计在复杂流场中表现出所需行为的人工微泳者提供了一条途径。它应该是直接验证我们的结果在相应的准二维实验中使用自推进液滴在水面上。
2014-09-10 cond-mat.soft nlin.PS
Statistical Mechanics and Hydrodynamics of Self-Propelled Hard Spheres
本文从自推进硬球的微观模型出发，利用非平衡统计力学和硬球动力学理论，导出了相互作用的主动布朗粒子的Smoluchowski方程。我们说明了实用的统计力学框架开发的两个应用程序。首先，我们推导出稳态的硬球活性流体的微观参数和第二，我们确定的临界密度在这个系统中的运动诱导相分离的发病。我们表明，这两个数量同意与过阻尼模拟的活性布朗粒子与排除体积相互作用的急剧排斥的潜力。这里提出的结果可以用来将排除体积效应在不同的自推进粒子模型。
2017-02-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Inertial self-propelled particles in anisotropic environments
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫海因里希·海涅大学）；Westfälische Wilhelms-Universität Münster（明斯特威斯特法伦威廉大学）
本文通过振动颗粒粒子在条纹基底上的宏观实验，研究了各向异性环境中自推进粒子的朝向依赖性运动，并提出了包含惯性效应的扩展主动布朗运动模型，可推广至一般n重对称各向异性，用于预测和优化复杂环境中的活性物质动力学。
2023-09-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Vortex arrays and meso-scale turbulence of self-propelled particles
受图灵斑图形成机制的启发，我们提出了一个简单的自推进粒子模型，该模型具有短程排列和较大距离的反排列。它能够产生取向有序的状态，周期性的涡旋图案以及中尺度湍流。后一阶段类似于在致密细菌悬浮液中的观察。该模型允许系统的推导和分析的动力学理论以及流体动力学方程的密度和动量场。从这些连续体方程的线性稳定性分析中获得了具有这种斑图形成以及空间均匀取向有序和无序的区域的相图。自推进粒子系统的微观朗之万模拟与这些发现一致。
2014-05-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian dynamics of a self-propelled particle in shear flow
通过求解朗之万方程和数值模拟，研究了线性剪切流中自推进颗粒的布朗动力学。颗粒沿着波动的取向具有恒定的传播速度，并且另外受到恒定的扭矩。在两个空间维度中，平均轨迹和均方位移（MSD）被解析地计算为时间t的函数。一般来说，平均轨迹是由有限温度效应修改的摆线。关于MSD，确定了不同的机制，其中MSD与t^a成比例，其中a = 0，1，2，3，4。特别地，如果颗粒沿着剪切流的梯度方向自推进，则出现加速（a = 4）运动。
2011-06-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Deformation of a self-propelled domain in an excitable reaction-diffusion system
我们制定的理论自推进域在一个可激发的反应扩散系统在两个维度的域从一个圆形的形状变形时，传播速度增加。在奇异极限的域边界的宽度是无限薄的，我们推导出一组运动方程的重心和两个基本的变形模式。得到了稳定扩展畴的变形形状。通过改变系统参数，时间演化方程组表现出从直线运动到圆周运动的分叉。
2009-08-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamics of self-propelled hard rods
出于最近的模拟和实验上的滑翔细菌聚集，我们研究了一个模型的集体动力学的自推进硬棒在基板上的两个维度。杆具有有限的尺寸，通过排除体积相互作用，并且它们的动力学通过与衬底的相互作用而过阻尼。从含非热噪声源的微观模型出发，导出了系统的连续描述。流体动力学方程，然后用来表征可能的稳定状态的系统和它们的稳定性作为一个功能的颗粒包装分数和自推进速度。
2007-08-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium clustering of self-propelled rods
出于在滑翔细菌聚集现象，我们研究集体运动的二维模型的积极，自我推进杆相互作用，通过体积排阻。在对单个颗粒的模拟中，我们发现足够大的堆积分数（eta）或长宽比（kappa）有助于颗粒聚集。在模拟中的集群的过渡是很好地捕捉到的集群大小分布的平均场模型，它预测的过渡值kappa_c的纵横比为固定的包装分数是由kappa_c = C/eta - 1，其中C是一个常数。
2006-04-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Focusing by blocking: repeatedly generating central density peaks in self-propelled particle systems by exploiting diffusive processes
近几年来，自推进粒子的位移统计得到了广泛的研究，揭示了自推进粒子的长时间扩散行为。在这里，我们证明了一个协调的边界条件和开关的自推进驱动器的组合可以产生，然后任意经常恢复一个非平稳的中心峰在其空间分布。这对应于其统计行为的部分可逆性，与上述长时间扩散性质相反。有趣的是，这是一个扩散过程，调解和使这一过程成为可能。在真实的实验系统中验证我们的预测应该是直截了当的。
2015-05-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Diffusion of self-propelled Janus tracer in polymeric environment
化学合成的Janus颗粒由于其在外界刺激下的自推进能力，具有作为体内药物释放剂的巨大前景。在这里，我们报告了有史以来第一次计算研究的平移和旋转运动的自推进Janus示踪剂在heterogeneous聚合物环境。聚合物的存在使得Janus示踪剂的平移均方位移（MSD）与游离Janus示踪剂的平移均方位移相比增长非常缓慢，但令人惊讶的是，如在最近的实验中观察到的，均方角位移（MSAD）显著增加。此外，随着推进速度的增加，MSAD增长得更快。而当排斥性聚合物被具有粘性区域的聚合物所取代时，MSD和MSAD均显示出急剧下降。
2017-04-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The collective dynamics of self-propelled particles
我们提出了一种方法的动态模拟的一个收集的自推进粒子在粘性牛顿流体。我们限制注意颗粒的尺寸和速度是足够小的流体运动是在蠕动流制度。我们提出了一个简单的模型，自推进粒子，并扩展了斯托克斯动力学方法进行动态模拟这样的粒子的集合。在我们的描述中，每个粒子都被视为一个具有方向矢量$\te{p}$的球体，其运动由力偶极子在稍微偏离其中心的一点上的作用驱动。孤立地，自推进粒子以恒定速度沿$\te{p}$方向移动。当它与许多这样的粒子共存时，它与其他粒子的流体动力学相互作用改变了它的速度，更重要的是，它的方向。因此，粒子的运动是混沌的。我们的模拟并不局限于低粒子浓度，因为我们实现了粒子之间的完全流体动力学相互作用，但我们将粒子的运动限制在二维范围内，以减少计算。本文报道了自推进粒子悬浮液在一定浓度范围内的统计特性，如粒子速度分布、对关联函数和取向关联函数。
2007-07-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of interparticle interaction on motility induced phase separation of self-propelled inertial disks
运动诱导相分离（MIPS）的现象的相图的自推进相互作用的磁盘的集合进行了探索，特别强调磁盘壁的柔软性和磁盘之间的相互作用的范围内使用Langevin动力学模拟。我们带来了重要的变化，由于磁盘的柔软性和惯性的MIPS相图。具体来说，我们表明，过阻尼软磁盘相分离，而MIPS成为可能，只有在惯性极限硬磁盘。不像大多数早期的研究MIPS认为硬核磁盘，我们的研究结果可能直接适用于软活性物质的生物系统的范围。
2022-01-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Individual and collective dynamics of self-propelled soft particles
可变形的自推进粒子为我们提供了最重要的非线性耗散系统之一，例如，与微生物的运动有关。强调这是一个非平衡开放系统中局部化对象的主题。我们引入一组耦合的常微分方程来研究由于迁移、自旋和变形之间的非线性耦合而引起的单个软粒子的各种动力学。通过引入粒子间的相互作用，通过改变粒子密度和相互作用强度，研究了集体动力学及其坍缩。我们强调，自推进粒子的组件也表现出各种非平衡局域模式。
2013-09-21 cond-mat.soft nlin.PS
Controlling local order of athermal self-propelled particles
我们考虑一个模型的自推进动力学的非热活性粒子，其中的非平衡主动力建模的Ornstein-Uhlenbeck过程。在无驱动力的限制下，模型简化为原子玻璃形成流体Wahnström二元混合物的被动布朗动力学。众所周知，Wahnström混合物显示出缓慢动力学的出现与基于二十面体的局部有利结构的形成之间的强烈相关性。在这里，我们研究了非平衡力如何影响系统的局部结构，并发现这些强烈促进二十面体秩序。富含局部二十面体序的相对应于非常低势能的配置，这表明自推进模型中的非平衡动力学可以有效地用于探索二元混合物的势能面，并且可以获得使用被动动力学难以达到的状态。
2017-05-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microscopic theory for the phase separation of self-propelled repulsive disks
最近的实验胶体悬浮液的动机，我们研究分析和数值模拟的微观模型缺乏对齐相互作用的自推进粒子。在这个模型中，即使是纯粹的排斥相互作用，导致相分离的动力学不稳定性已被报道。从多体Smoluchowski方程出发，我们发展了一种基于新的封闭格式的平均场描述，并推导出有效的流体动力学方程。我们表明，微观起源的不稳定性是一个力的不平衡，由于各向异性对分布导致自陷。相图可以用两个量来理解：最小驱动力和力不平衡。在足够高的推进速度下，会有一个重新进入无序流体的入口。
2013-07-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Isotropic-nematic transition of self-propelled rods in three dimensions
利用过阻尼布朗动力学模拟方法研究了三维空间中自推进杆的各向同性相变。对于两个著名的模型系统（Gay-Berne势和硬spherocylinders），我们发现，打开活动移动到更高的密度的相边界分离的各向同性相（非极性）非极性相。这种活跃的IN相边界是不同的各向同性和极性团簇状态之间的边界先前报道的二维模拟研究，不像后者，是不敏感的系统大小。因此，我们确定了一个通用的功能，在三维各向异性的活性粒子。
2018-06-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective motion of self-propelled particles interacting without cohesion
我们提出了一个全面的研究Vicsek风格的自推进粒子模型在两个和三个空间维度。集体运动的发病在这样的随机模型，只有局部对齐相互作用的详细研究，并显示是不连续的（一阶）。有序的，集体移动相的性质进行了研究。在一个大的域的参数空间，包括过渡区，定义良好的高密度和高阶传播孤立子结构被证明占主导地位的动态。另一方面，离过渡区足够远的地方，这些物体就不存在了。然后观察到一个平行均匀的有序相，其特征在于非常强的密度波动，超扩散，和强的不对称性。
2007-12-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self propelled particle transport in regular arrays of rigid asymmetric obstacles
我们报告的数值结果表明，实现净运输的自推进粒子（SPP）的存在下，一个二维的规则阵列的凸，对称或不对称，刚性障碍。排斥粒子间（软盘）和粒子障碍物的相互作用没有对齐规则。我们发现，SPP提出了一个涡型运动周围凸对称障碍物，即使在没有水动力效应。这样的运动不是针对单个SPP观察到的，而是SPP围绕障碍物的集体运动的结果。在不存在外场的情况下，在非对称凸形障碍物阵列中自发地建立了稳定的粒子流。我们的结果主要是自推进粒子附着在固体表面的倾向的结果。
2014-07-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-Gaussian statistics for the motion of self-propelled Janus particles: experiment versus theory
球形Janus粒子是活跃布朗物体的最突出的例子之一。本文从实验和理论两方面研究了这种微泳者的扩散泳运动。发现了三个阶段：在短时间内的简单布朗运动，在中间时间的超扩散，最后在长时间内再次扩散行为。在实验中观察到的这三个制度进行了比较与理论模型的自推进粒子的平移和旋转运动耦合的朗之万动力学。除了均方位移，还讨论了更高的位移矩。特别是，关于自推进粒子的非高斯行为的理论预测在实验中得到验证。此外，全位移概率分布进行了分析，在协议与布朗动力学模拟无论是一个非常宽的峰值或明显的双峰结构被发现取决于实验条件。
2013-08-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Noise-induced vortex reversal of self-propelled particles
本文报道了一种有趣的现象，即在具有软核相互作用的二维自推进粒子系统中，噪声引起的涡旋反转。借助于前向通量采样，我们分析了沿反转路径的位形，从而确定了涡旋反转的机制。我们发现粒子的反转呈现出一个层次性的过程：位于边缘的粒子首先改变运动方向，然后更多的内层粒子再反转，并计算了平均反转率与噪声强度$D$和SPP个数$N$的关系.我们发现，该速率随$D$的倒数呈指数下降。有趣的是，速率随$N$非单调变化，并且对于$N$的中间值存在最小速率。
2012-04-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Scaling behavior of transient dynamics of vortex-like states in self-propelled particles
本研究揭示自推进粒子系统中涡旋态平均寿命随粒子速度呈普适幂律标度，该标度对噪声具有强鲁棒性，为活性物质瞬态动力学提供了普适规律。
2023-05-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective Motion of Self-Propelled Particles with Memory
我们表明，记忆，在欠阻尼角动力学的形式，是一个至关重要的组成部分的集体性质的自推进粒子。使用Vicsek风格的模型与作用于角速度的Ornstein-Uhlenbeck过程，我们发现了丰富多样的集体阶段没有观察到在通常的过阻尼系统，包括涡旋晶格和活性泡沫。在一个严格相互作用的模型中，Vicsek波的近晶排列引起的全球极序观察。我们还提供了一个计算的电报噪声过程中发挥作用的情况下，涡之间的有效相互作用，从而解释这里观察到的涡格的出现和结构，并在运动性测定实验。
2018-09-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Persistent-random-walk approach to anomalous transport of self-propelled particles
自推进粒子的运动被建模为持续的随机行走。一个分析框架的开发，允许推导出精确的表达式的时间演化的任意时刻的持续走的位移。结果表明，步长和转角分布和自推进的相互作用产生各种迹象的异常扩散在短时间尺度和渐近的扩散系数范围很广的正常扩散行为。研究了从异常短时行为到渐进扩散状态的交叉，并讨论了交叉时间的参数依赖性。计算了位移分布的高阶矩，给出了位移分布的偏度和峰度随时间的演化解析表达式。
2015-07-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Time-dependent inertia of self-propelled particles: the Langevin rocket
许多自行推进的物体大到足以显示出惯性效应，但仍然受到环境波动的影响。相应的基本运动方程由主动Langevin动力学控制，该动力学涉及惯性、摩擦和随机噪声，用于通过沿颗粒取向的自推进耦合的平移和取向自由度。本文将主动Langevin模型推广到含时参数，并详细讨论了非手性和手征粒子的含时惯性效应。对这种情况的认识是多方面的，从燃烧自身质量而自行推进的微型火箭，等离子体中的尘埃颗粒通过蒸发物质而失去质量，到活动即将结束的步行者。在这里，我们提出了几个动态关联函数，如均方位移和取向和速度的自相关函数的解析解。如果参数在时间上表现出慢幂律，则我们得到具有非平凡动力学指数的反常超扩散。最后，我们在传统的齐奥尔科夫斯基火箭方程中加入取向涨落，建立了“朗之万火箭”模型。我们计算的朗之万火箭的平均到达，并讨论不同的质量喷射策略，以最大限度地提高它。我们的结果可以在实验中测试宏观机器人或生活粒子或自推进介观物体在低粘度的介质，如复杂的等离子体。
2021-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Order-disorder transition in repulsive self-propelled particle systems
我们研究的集体动力学排斥自推进粒子。粒子由耦合的运动方程控制，包括极性自推进、速度和极性阻尼、排斥性粒子-粒子相互作用和确定性动力学。粒子动力学模拟表明，具有大的密度波动的集体相干运动自发地出现从无序，各向同性状态。在极性旋转阻尼较强的参数区域，系统在亚稳态无序状态下经过一段等待时间后，突然转变为吸收有序状态。为了对集体行为的机制有一个简单的理解，我们分析了二元粒子的散射过程。我们表明，这种方法正确地预测在稀极限的有序-无序转变。同样的方法扩展到有限密度，虽然它不同意从多粒子模拟的结果，由于多体相关性和密度波动。
2016-11-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of self-propelled tracer particles inside a polymer network
示踪剂颗粒通过网状环境如生物水凝胶和聚合物基质的运输在自然界中是普遍存在的。这些示踪剂可以是被动的，例如胶体或主动的（自推进的），例如合成纳米马达或细菌。原则上，计算机模拟在探索示踪粒子通过网状环境的主动（自推进）运输机制方面应该是非常有用的。因此，我们在金刚石晶格上构建了一个聚合物网络，并使用计算机模拟来研究网络内部球形自推进粒子的动力学。我们的主要目标是阐明作为示踪剂的大小和刚度的聚合物网络的函数的示踪剂粒子的动力学的自推进的效果。我们计算的时间平均均方位移（MSD）和范霍夫相关的示踪剂。一方面，对于较大的粘性粒子，网络粒子的束缚作用胜过了自推进作用的逃逸作用;这导致中间时间亚扩散。另一方面，较小的示踪剂或具有高自推进速度的示踪剂可以很容易地逃离笼子并表现出中间时间的超扩散。网络越硬，示踪剂的动力学越慢，并且较大的示踪剂表现出更长的中间时间超扩散，因为持续时间按$\sim σ^3$标度，其中$σ$是示踪剂的直径。在中间时间，非高斯性是更明显的活动示踪剂。在很长一段时间内，示踪剂的动力学，如果被动或弱主动，成为高斯和扩散，但保持平坦的示踪剂具有高的自推进，占其看似不受限制的运动在网络内。
2022-12-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anomalous Diffusion of Self-Propelled Particles in Directed Random Environments
我们从理论上研究了自推进粒子在复杂结构上的输运性质，例如在细丝网络上的马达蛋白。一个一般的主方程形式主义的发展，以调查个人的持续运动的随机步行者，这使我们能够确定的关键参数的贡献：运动的持续性，以及底层网络的各向异性和异质性。我们证明了存在不同的动力学制度的异常运动，这些制度之间的交叉时间以及渐近扩散系数可以增加几个数量级内的生物相关的控制参数范围。在连续空间的运动方面，步行者的步进策略和持久性之间的相互作用被建立为在短和中间时间尺度上的异常扩散的来源。
2014-09-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-Propelled Rods: Insights and Perspectives for Active Matter
广泛的实验系统，包括滑行，群集和游泳的细菌，体外运动性测定以及摇动颗粒介质通常被描述为自推进杆。这些实体的大量集合显示了各种各样的自组织集体现象，包括移动的极团、极和极动力带、迁移率引起的相分离、拓扑缺陷和中尺度湍流等的形成。在这里，我们给出了一个简短的调查的实验观察和审查的理论描述自推进杆。我们的重点是紧急斑图形成的合奏干自走棒受短程，接触介导的相互作用和他们的湿同行，也受到远程流体动力学流。总而言之，自推进棒提供了一个总体主题，涵盖了活性物质的许多方面，包含充分探索的限制情况。它们的集体行为不仅连接了已充分研究的极性自推进粒子和活性向列相分子的机制，包括活性相分离，而且还揭示了丰富多样的新模式。
2019-11-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Mobility Anisotropy Reshapes Self-Propelled Motion
University of Vermont（佛蒙特大学）；Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）
该研究针对二维受简谐势阱约束的各向异性迁移自驱动粒子，推导精确闭式矩，发现高持续性下MSD的两步弛豫行为及非单调负超额峰度，明确其与迁移各向异性的关联。
2026-10-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
From single-particle to collective effective temperatures in an active fluid of self-propelled particles
我们提出了一个全面的分析有效的温度波动耗散关系的基础上的模型的主动流体组成的自走硬盘。我们首先调查的相关性的有效温度在稀和中等密度的流体。我们发现，一个独特的有效温度一般不表征在这个广泛的密度范围内的活性流体的非平衡动力学，因为波动耗散关系产生的长度尺度依赖的有效温度。相比之下，我们发现，在非常大的密度的非平衡玻璃化转变的方法是伴随着一个独特的有效温度的出现共享的波动在所有的长度尺度。这表明，由于在非平衡玻璃化转变时发生的集体冻结，在活性颗粒的非常致密的悬浮液中，通常会出现有效的热动力学。
2015-06-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Comparison between Smoluchowski and Boltzmann approaches for self-propelled rods
考虑系统的自推进的极性粒子的相互作用（“棒”），我们比较连续方程描述的极性和顺序序参量，来自Smoluchowski或玻尔兹曼方程的演变。我们的主要目标是了解到目前为止，在这两个框架中获得的连续方程之间的差异。我们首先表明，在简单的情况下，点状粒子只有排列相互作用，得到的连续方程在两种情况下具有相同的结构。我们进一步研究，在Smoluchowski框架中，相互作用力被添加在对准扭矩之上的情况。这澄清了在以前的作品中获得的附加条款的起源。我们的观察使我们强调需要一个更复杂的封闭计划比标准的正常形式的分布时，处理积极的系统。
2015-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Pattern formation in self-propelled particles with density-dependent motility
我们研究相互作用的自推进粒子的行为，其自推进速度随其局部密度而减小。通过结合直接模拟的微观模型与流体动力学方程的分析，通过明确粗粒化的模型，我们表明，相互作用一般导致形成的主机的模式，包括移动团块，活跃的车道和星。这种一般机制可以解释最近的实验和模拟中看到的许多模式。
2012-02-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Dynamics of Deformable Active Particles under External Flow Field
在大多数实际情况下，活性颗粒受到其环境的影响，例如，受到化学浓度梯度、光强度、重力或约束的影响。特别是，外部流场的影响对于在溶剂流体中游动的颗粒是重要的。对于诸如自推进液滴和活性囊泡的可变形活性颗粒，以及诸如裸藻和嗜中性粒细胞的微生物，已经通过关注形状变形进行了一般描述。本文介绍了作者近年来对单个主动可变形颗粒在外流场作用下的动力学行为的研究。首先，引入了一组包含一般外流影响的主动变形颗粒模型方程。然后，两个特定的流动剖面下的动态进行了讨论：线性剪切流，作为最简单的例子，和旋流。在后一种情况下，还考虑了旋流对活性可变形颗粒的散射动力学。
2017-07-26 cond-mat.soft
Dynamical clustering and phase separation in suspensions of self-propelled colloidal particles
我们研究了（准）二维胶体悬浮的自推进球形颗粒的实验和数值。这些颗粒是碳涂层的Janus颗粒，由于近临界水-卢剔啶混合物中的扩散泳动而被推进。在低密度，我们发现，驱动稳定小集群。在较高密度下，悬浮液经历相分离成大的团簇和稀气相。相同的定性行为中观察到的一个极小模型的排斥性自推进粒子缺乏任何对齐相互作用的模拟。观察到的行为是合理的动力学不稳定性，由于自陷的自推进粒子。
2013-05-17 cond-mat.soft
Enhanced diffusion and ordering of self-propelled rods
从二维自驱动硬杆在基底上的最小物理模型出发，导出了系统的修正Smoluchowski方程。自推进增强了纵向扩散并改变了平均场排斥体积相互作用.从Smoluchowski方程出发，得到了棒浓度、极化和极化序参量的流体力学方程。在大尺度上的新结果是各向同性的密度降低，并在封闭的自推进系统的边界效应的强烈增强。
2008-06-27 cond-mat.soft
Long-ranged velocity correlations in dense systems of self-propelled particles
自推进粒子的模型系统重现了许多在实验室活性物质系统中观察到的现象，这些现象违背了我们基于热平衡的直觉。特别是，在自推进系统的静止状态下，人们认识到，不同粒子的速度表现出非平凡的等时相关性。这种相关性在等价的平衡系统中是不存在的。最近，研究人员发现，速度相关性的范围随着自推进持续时间的增加而增加，并且可以扩展到许多颗粒直径。在这里，我们回顾了自推进粒子的固体类系统中的长程速度相关的初步研究。然后，我们证明了长程速度相关性也存在于稠密的类流体系统中。我们表明，自推进颗粒致密系统中的速度相关性范围是由自推进和源自排斥性颗粒间相互作用的维里体积模量的组合决定的。
2021-01-28 cond-mat.soft
Solitary wave state in the nonlinear Kramers equation for self-propelled particles
我们利用非线性Kramers方程研究了自传播粒子的集体现象。孤立波态是由具有非零平均速度的空间均匀有序态的不稳定性产生的。两个不同高度的孤立波合并成一个较大的孤立波。利用自洽方法构造了孤立波的近似解。的相变的孤立波状态是一阶或二阶，这取决于控制参数。
2017-09-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.PS
Run-and-Tumble Dynamics of Self-Propelled Particles in Confinement
奔跑翻滚动力学是一种广泛存在的游动细菌机制。在二维和三维空间低密度极限条件下，从理论上和数值上研究了不透水表面附近翻滚运动的微型游泳者的积累。单峰和指数分布的运行长度被认为是。与{指数分布的游程长度}相反，恒定的游程长度导致表面附近颗粒的密度分布中的{峰值和耗尽区域}。最后，我们提出了一个普遍的积累规律，为大通道宽度，这不仅适用于运行和翻滚的游泳者，但也适用于许多其他类型的自推进粒子。
2015-03-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Discussion on Ohta et al., "Traveling bands in self-propelled soft particles"
讨论太田和山中在这个特殊问题上的贡献，补充了新的基于代理的模拟带碰撞的标准Vicsek模型。
2014-03-26 cond-mat.soft
Fluctuations and Pattern Formation in Self-Propelled Particles
我们考虑一个粗粒度的描述系统的自推进粒子的流体动力学方程的密度和偏振场。我们发现，有序的移动或群集状态的系统是不稳定的空间波动超过一个阈值设置的自推进速度的各个单元。在该区域中，系统将其自身组织成散布有低密度无序区域的良好定义的植绒颗粒的传播条纹的不均匀状态。此外，我们发现，即使在该制度的均匀植绒状态是稳定的，系统表现出大的波动，在密度和取向顺序。我们研究的流体动力学方程解析和数值表征这两个政权。
2010-04-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.QM
The influence of obstacles on collective motion of self-propelled objects
本文在Vicsek模型框架下研究圆形晶格障碍物对自驱动物体集体运动的影响，发现增大障碍物半径可使系统从超扩散转变为扩散，并使大团簇定向运动退化为小团簇随机运动。
2022-12-19 cond-mat.soft
Inertial delay of self-propelled particles
自推进的大质量粒子在气体介质中的运动受惯性效应的支配。例子包括振动颗粒，激活复杂等离子体和飞行昆虫。然而，在标准模型中，惯性通常被忽略。在这里，我们通过实验证明了惯性对宏观自推进粒子的重要性。我们观察到一个独特的惯性粒子的方向和速度之间的延迟，起源于系统中的有限弛豫时间。这种效果是充分解释了一个欠阻尼的推广积极布朗运动的朗之万模型。与被动系统形成鲜明对比的是，惯性延迟深刻地影响了长时间的动力学，并使新的基本策略控制自推进的活性物质。
2018-07-11 cond-mat.soft
Stability of liquid films covered by a carpet of self-propelled surfactant particles
我们考虑在固体基底上的液膜的液-气界面处的自推进颗粒地毯。颗粒在界面上施加一个超压，并沿界面运动，同时游动方向进行旋转扩散。我们研究了这些自推进的不溶性表面活性剂的膜表面的稳定性的复杂影响，并表明，取决于在表面旋转扩散的强度和在表面游泳速度的绝对值几个特征的不稳定模式可以发生。特别是，旋转扩散可以稳定的膜或诱导不同的字符的不稳定性。
2014-08-27 cond-mat.soft
Hydrodynamic fluctuations and instabilities in ordered suspensions of self-propelled particles
我们构造了具有自发取向有序的自推进粒子（SPP）的{ \em悬浮液}的流体动力学方程，并作出了一些惊人的、可检验的预言：（i）具有真正{ \em悬浮液}对称性的SPP悬浮液在长波长下{ \em总是}绝对不稳定。(ii)含有{ \em极性}的SPP悬浮液，即，头-尾{ \em不对称}，阶支持长波长、耦合取向、流动和浓度下新颖传播模式。(iii)在波数制度，只有在低雷诺数系统，如细菌，极性有序悬浮液总是对流不稳定。(iv)粒子数N的方差除以平均<N>值，在极性有序SPP悬浮液中发散为$<N >^{2/3}$。
2002-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.QM
Tailoring the interactions between self-propelled bodies
我们从对称性的角度对匀速运动的自推进粒子之间的相互作用进行了分类。我们建立了一个系统的扩展，在多极扩展的精神，两体力量。这一提法使得迄今为止在一个共同框架内提出的大多数模式合理化成为可能。我们区分三类物理相互作用：（i）潜在的力量，（ii）非弹性碰撞和（iii）非互易相互作用，涉及极性或非线性排列与感应场。这个框架提供了简单的设计规则，通过物理相互作用的自推进机构的建模和制造。一类可能的相互作用，应产生新的阶段的活性物质突出显示。
2014-04-23 cond-mat.soft
