Thermotropic Biaxial Nematics: Spontaneous or Field-Stabilized?
提出了一个中间的双相，用于解释最近的实验结果的相位双轴性在双核向列相。相是宏观单轴的，但由微观双轴，并可能极性，域。在施加电场的阶段表现出大量的宏观双轴有序域的集体对齐。一个唯象理论的分子顺序在这个阶段，并为它的过渡到纯单轴和自发双轴向的相位。
2007-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Three-Dimensional Spontaneous Flow Transition in a Homeotropic Active Nematic
本文研究无限平板几何中活性向列相的三维自发流动转变，揭示S模与D模在同一活性阈值失稳并破缺旋转与手征对称性，S模主导增长后使D模各向异性增长，最终形成三维稳态，并建立阈值附近的主导阶时间演化模型。
2023-10-30 cond-mat.soft
First-Principles Experimental Demonstration of Ferroelectricity in a Thermotropic Nematic Liquid Crystal: Spontaneous Polar Domains and Striking Electro-Optics
本文报道了已报道的棒状化合物4-[（4-硝基苯氧基）羰基]苯基-2，4-二甲氧基苯甲酸酯（RM 734）的低温结晶相的结构及其对外加电场的响应。我们利用它的电光可视化的外观，在没有施加的领域，一个永久的电极化的强度密度，表现为一个自发破缺的对称性在不同的领域相反的极性取向。极化反转介导的领域引起的畴壁运动，使这个阶段铁电，一个3D单轴取向具有自发的，可重新定向，极化局部平行于导演。这种极化密度在约6微库仑/cm-sqd的低温值下饱和，这是有机材料或任何流体测得的最大值。这种极化与固态铁电体的极化相当，并且接近于通过假设分子长轴在电介质中的完美极性排列而获得的平均值。我们发现了一系列壮观的光学和流体动力学效应驱动的超低外加场（E~1V/cm），产生的大偏振耦合到双折射和流动。极化电荷的静电自相互作用使铁电相的相变呈现出类平均场和弱一阶相变，并控制着铁电相的指向矢场结构。原子分子动力学模拟揭示了有利于铁电有序的短程极性分子相互作用，包括具有极性横向相关性的极性链状组装体的头-尾关联趋势。这些结果表明，在加强对分子静电相互作用的理解、发展和利用的基础上，变革性的新电子科学和技术具有巨大的潜力。
2020-04-20 cond-mat.soft
Spontaneous division and motility in active nematic droplets
本文研究了被各向同性牛顿流体包围的具有内部有序性的活性液滴的力学行为。使用数值模拟，我们表明，由于积极的压力和缺陷的几何形状的pronunciator之间的相互作用，该系统表现出两个活细胞的基本功能：自发分裂和运动，通过自生流体动力学流动。这些行为可以选择性地激活通过控制一个单一的物理参数，即，一个活跃的变量的毛细管数。
2013-10-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Spontaneous phase separation and pattern formation in a lyotropic nematic mixture
SUPA, School of Physics and Astronomy, Edinburgh University（苏格兰物理学和天文学超级学院，爱丁堡大学）
研究通过理论、模拟和实验揭示了Lyotropic向列相混合物中自发相分离与图案形成机制，发现取向-密度耦合和弹性毛细作用是指导自组装的关键因素。
2026-02-11 cond-mat.soft
Active nematic flows confined in a two dimensional channel with hybrid alignment at the walls: a unified picture
当活动足够强烈时，局限在狭窄通道中的活动流体会产生自发流动。最近，它表明，如果在通道壁的分子锚定是冲突的流动开始，即使在零活性极限。在简化的线虫流体动力学模型中推导出该特定配置的分析层流速度分布，其中向列型序参量是固定大小的单位矢量n。在这项研究中，我们探索系统的活动流在这个封闭的几何形状与一个更一般的理论模型，使用二阶张量序参量Q来表达的幅度和方向的的相位。Q模型允许存在缺陷和双轴，除了单轴，分子排列。我们的目标是提供一个统一的图片，超越了以前探索的限制制度，作为潜在的微流体应用的指导。我们揭示了如何向列流耦合不仅依赖于几何约束，但也高度敏感的材料和流动参数。我们特别强调的活动和流动对齐参数所发挥的关键作用，我们表明，解决方案取决于两个无量纲参数。我们发现，对于大值的活动参数的流动被抑制收缩颗粒，而持续或抑制的可伸展颗粒取决于它们是否倾向于对齐或翻滚时，受到剪切。我们解释这些不同的行为的参数的基础上的稳定性分析的结果应用到简单的配置。最后，我们提供了一个数值例子的双轴三维无阈值的主动流，我们表明，双轴性是特别相关的弱一阶各向同性的相变。
2021-10-31 cond-mat.soft
Complex Spontaneous Flows and Concentration Banding in Active Polar Films
我们研究了活性极性液晶薄膜的动力学性质。与活性极性膜一样，活性极性膜也经历了一个动态转变，从而自发地流动到稳态。然而，极性流体中的自发流动总是伴随着强烈的浓度不均匀性或向列相中看不到的“条带”。此外，极性活性膜特有的一个引人注目的特性是它们即使在低活性下也能够产生自发振荡和带状流动。强极性使振荡流动变得越来越复杂。
2008-05-12 cond-mat.soft
Buckling transition of nematic gels in confined geometry
用偏振光显微镜观察了单畴液晶凝胶薄层的自发屈曲转变。液晶溶剂的取向有序和交联聚合物主链的平移有序之间的耦合有助于这种屈曲转变。当凝胶从较高的凝胶化温度冷却下来时，由于双折射介晶变得更加有序，聚合物主链倾向于沿着平行于双折射指向矢的方向伸长，该方向在实验装置中垂直于刚性玻璃表面。这种受限凝胶样品的形状变化导致聚合物网络的自发屈曲和液晶指向矢的空间调制，这是观察到的条纹图案。用不稳定性分析解释了这种转变，并用液晶凝胶的橡胶弹性理论定性地解释了临界场、条纹波长和温度之间的关系。
2009-10-17 cond-mat.soft
Nonlinear spontaneous flow instability in active nematics
Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；UBICS (University of Barcelona Institute of Complex Systems)（巴塞罗那大学复杂系统研究所）；Flatiron Institute（平顿研究所）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Center for Systems Biology Dresden（德累斯顿系统生物学中心）；TU Dresden（德累斯顿工业大学）；Collège de France（法兰西公学院）；Institut Curie（居里研究所）；Université Paris Sciences & Lettres (PSL)（巴黎文理研究大学）
研究揭示了活性凝胶中即使线性稳定状态下也可能出现非线性不稳定性，导致自发流的不连续转变，通过弱非线性分析和数值研究，展示了条纹图案的分支图，并证明了pitchfork分支从超临界到亚临界的变化。
2024-03-25 cond-mat.soft physics.bio-ph
Spontaneous Vortex Instability in Active Nematics
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（尼尔斯·玻尔研究所，哥本哈根大学）
本研究通过Floquet线性稳定性分析揭示活性向列相中涡旋状态源于二次之字形不稳定性，无需非线性机制，并在通道约束下预测涡旋数量，为实验验证提供途径。
2026-09-15 cond-mat.soft
Controlling spontaneous emission in inertial and dissipative nematic liquid crystals: the role of critical phenomena
我们开发了一个严格的，场论的方法来研究的自发发射在惯性和耗散液晶液晶，揭示了另一种应用程序的大规模Stueckelberg规范理论来描述这些系统中的临界现象。这种方法不仅可以揭示相变在液晶中自发发射中的作用，而且可以对超材料领域当前科学和技术感兴趣的现实向列相中的量子发射进行定量预测。具体来说，我们预测，可以开关和关闭量子发射在液晶中通过改变温度的附近的晶体到晶体的相变，为惯性和耗散的情况下。我们还预测从第一性原理的临界指数的值，表征这样的过渡，我们表明，不仅是独立的惯性或耗散动力学，但也是在良好的协议与实验。我们确定了发射器的偶极矩相对于抑制自发发射的定向器的取向，为实现所发射的辐射的方向性铺平了道路，该结果可以应用于可调谐光子器件，例如超表面和可调谐光源。
2021-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Spontaneous thermal expansion of nematic elastomers
我们研究了单域（单晶）嵌段弹性体材料，所有侧链硅氧烷聚合物具有相同的介晶基团和交联密度，但交联类型不同。增加主链交联聚合物的长双官能链段的比例，起到网络交联的作用，导致从各向同性相冷却时单轴平衡热膨胀的急剧变化。在较高的主链浓度下，它们的行为主导弹性体性质。在低浓度的主链材料，我们检测到两个不同的转变，在不同的温度下，一个归因于主链，其他的侧链组件。橡胶的有效单轴各向异性r（T）与有效单轴序参量Q（T）成正比，由两个分量的平均值给出，因此反映了热膨胀的两个转变性质。将实验数据与理想弹性体的理论模型进行了比较，并讨论了其在高振幅热致动器中的应用。
2001-06-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Large deformation analysis of spontaneous twist and contraction in nematic elastomer fibres with helical director
本文建立活性橡胶纤维大变形精确解与非线性能量模型，分析螺旋指向矢向列弹性体纤维的自发扭转和收缩，并揭示最优制备扭转及端部约束下的盘绕驱动机制。
2021-03-26 cond-mat.soft
Spontaneous Patterning of Confined Granular Rods
垂直振动的棒状颗粒材料局限于准2D容器自组织成不同的模式。我们发现，与理论和模拟一致，密度相关的各向同性的相变。沿着壁，棒在空间上相互作用以形成润湿层。对于高杆密度，复杂的图案出现作为散装和边界对齐之间的竞争的结果。连续弹性能量占的扭曲变形和局部壁锚固再现实验看到的结构。
2005-08-10 cond-mat.soft
Active nematics in corrugated channels
本研究通过多粒子碰撞动力学模拟，探究波纹通道中活性向列相流体的动力学，揭示了边界波纹结构对流动转变与流态的关键调控作用。
2024-10-16 cond-mat.soft
Spontaneous ordering of magnetic particles in liquid crystals: From chains to biaxial lamellae
使用蒙特卡罗（MC）的计算机模拟，我们探索的自组装和有序行为的混合，软磁系统组成的小磁性纳米球在液晶（LC）矩阵。最近的实验与胶体棒矩阵的启发，我们专注于球和棒的直径是可比的条件。已经在没有磁场的情况下，LC的顺磁有序可以稳定沿着顺磁或近晶指向矢的磁链的形成，产生具有局部（但没有宏观）磁有序的状态。链，反过来，增加了整体的有序性，反映了复杂的相互作用的结构形成的两个组成部分。增加球的直径的自发单轴订购被取代的双轴层状形态，其特征在于由交替层的棒和垂直于棒的董事取向的磁链。这些新的排序方案在零场表明复杂的反应所产生的混合外部刺激，如磁场和剪切力。
2015-03-28 cond-mat.soft
Ridge energy for thin nematic polymer networks
在光滑等轴浸入条件下，最小化弹性自由能是主流理论所主张的策略。在本文中，我们扩大了允许的自发变形类：我们考虑脊等距浸入，这可能会导致一个尖锐的脊浸入表面。我们提出了一个模型来计算沿这些脊分布的额外能量。这种能量来自弯曲;它显示了在什么情况下它与片材的厚度成二次方关系，正好落在拉伸能和弯曲能之间。我们把我们的理论进行测试，通过研究的自发变形的磁盘上的径向刺猬是印记在交联的时候。我们预测的折叠的数量，发展的程度，在材料中诱导的外部代理商（如热和照明）。
2020-12-23 cond-mat.soft
Spontaneous electric-polarization topology in confined ferroelectric nematics
拓扑自旋和极性纹理吸引了物理学和技术不同领域的人们。然而，在磁性和固态铁电系统的观察是有限的。铁电薄膜是第一种液态铁电材料，它具有多种空间分布的极化场。与传统的磁性或晶体系统相反，各向异性液晶相互作用可以与偏振对应物竞争，从而在理解它们的相互作用和所得拓扑结构方面提出了挑战。在这里，我们发现手性极化meron结构的出现和准2D铁电畴，这是可视化的荧光共聚焦偏光显微镜和二次谐波发生显微镜的增长过程中。这种微米尺度的极化织构是磁meron的修改后的电变体。与仅由弹性驱动的常规液晶纹理不同，偏振场施加了附加的拓扑约束，例如，头到尾的不对称性，在各种以前未识别的极性拓扑模式的系统和结果。手性可以自发地出现在极性织构中，并且可以通过引入手性掺杂剂来额外地偏置。一个扩展的平均场模型的铁电向列相揭示了系统的极化强度起着专门的作用，在确定极化拓扑结构，提供了一个指导，探索不同的极性织构强极化液晶。
2022-11-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Orientational instability and spontaneous rotation of active nematic droplets
在实验中，浸没在大量表面活性剂溶液中的单个化学活性液晶（LC）液滴可以沿着直线、螺旋形或随机轨迹自推进。在本文中，我们开发了一个极小模型捕捉所有三种类型的自推进轨迹的情况下，垂直锚定在LC-流体界面上的液滴的ACLC。我们模拟由一个单一的首选的极化矢量是两个重定向机制，即内部流动引起的位移的刺猬缺陷和液滴的旋转的主题的下降内的导演字段。在此降阶模型中，液滴的表面活性剂传输和表面活性剂的有序化之间的耦合由液滴的界面性质随表面活性剂极化的变化来表示。我们的分析表明，一种新的模式的取向不稳定性出现从两个重定向机制的竞争，其特征在于由一个自发旋转的螺旋状的自推进轨迹负责的自推进下降。反过来，我们还表明，随机轨迹在各向同性和dropdrops都源于对流驱动的过渡到混沌。不同的推进模式的继承是一致的实验报告的液滴轨迹的形状的转变，作为液滴的大小是不同的。
2019-09-07 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Banding, Excitability and Chaos in Active Nematic Suspensions
出于对微管和驱动蛋白悬浮液中高度不稳定流动状态的观察，我们分析了一个相互推动的细丝悬浮在溶剂中的模型。系统经历了平均场各向同性的过渡足够大的灯丝浓度时，允许的序参量在空间和时间变化。我们分析了两种情况下的模型：一个准一维通道与无滑移壁和一个二维框周期性边界。使用稳定性分析和数值计算，我们表明，非均匀的湍流秩序，活动和流动之间的相互作用，结果在各种复杂的情况下，包括自发带状层流，弛豫振荡和混乱。
2011-10-19 cond-mat.soft
Spontaneous helix formation in polar smectic phase
本文证明固有铁电倾斜近晶SmCTBF相中可自发形成螺距约600 nm且随温度几乎不变的螺旋结构，并揭示了弱电场下螺旋重取向、强电场下螺旋被破坏的电场响应行为。
2025-02-06 cond-mat.soft
Active turbulence and spontaneous phase separation in inhomogeneous extensile active gels
我们报告的非均匀的溶致性和可伸展的活性凝胶的流体力学的数值结果。通过模拟耦合的Cahn-Hilliard，Navier-Stokes和Beris-Edwards方程的组成，流动和取向顺序的一个活跃的星系的演变，我们问组成变化是否是重要的，以确定其紧急物理。正如在均匀组成的活性凝胶中一样，我们发现增加活性或降解趋势（例如，总的活性物质浓度）触发各向同性钝化相和活性二氢黄酮之间的转变。我们发现，组成的不均匀性是很重要的，在后一阶段，我们发现三种类型的可能的动力学制度。首先，我们观察到有缺陷和旋涡的规则图案：这些存在于被动-主动转变附近。第二，对于较大的活动，或更深的在α相，我们发现活跃的湍流，如在活性凝胶的组成均匀，但具有非常大的组成变化。在第三个政权，这是唯一与不均匀性，并发生大的反相趋势和低活性，我们观察到自发的微相分离成主动和被动域。微相分离制度是值得注意的，鉴于没有一个明确的分层长期在底层的自由能，我们使用，我们提供了一个理论分析的基础上的公切线建设，解释其存在。我们希望这种机制可以在未来进行实验探索。
2022-12-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Spontaneous Self-Constraint in Active Nematic Flows
本研究揭示活性向列流中缺陷被自发约束于黏度测量表面，形成双向自约束，为理解活性湍流与设计仿生材料提供新框架。
2023-06-08 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Observation of Spontaneous Helielectric Nematic Fluids: Electric Analogy to Helimagnets
大约一个世纪前，玻恩提出了一种可能的状态物质，铁电流体，如果偶极矩足够强，可能存在。实验实现这种状态需要放大分子极性性质到宏观尺度的液体。在这里，我们报告发现了一种新的手性液体物质状态，被称为手性铁磁，稳定的本地铁电有序耦合到手性螺旋。它携带着螺旋旋转的极矢量，对应于一个太阳电结构，类似于helimagnet的磁性对应物。这种状态可以保持到室温，并表现出巨大的介电和非线性光学响应。这种新颖的物质状态为探索各种铁电液体的物质空间开辟了新的篇章。
2021-04-12 cond-mat.soft physics.app-ph physics.chem-ph
Bending and Stretching in a Narrow Ribbon of Nematic Polymer Networks
我们研究了由温度变化激活的无捻聚合物网络组成的平面无捻带的自发离面弯曲。我们的理论解释了拉伸能和弯曲能，它们竞争建立平衡。我们表明，当达到平衡时，这些能量分量服从\emph{complementarity}关系：一个是最大的，另一个是最小的。此外，我们确定了一个\emph{bleaching}制度：对于足够大的值的激活参数（它测量的顺序在聚合物组织的程度之间的不匹配的参考和当前的配置），带状物的变形基本上是独立的其厚度。
2023-02-02 cond-mat.soft
Active nematic gels as active relaxing solids
我提出了一个连续的理论，活性凝胶，定义为流体或悬浮液的定向棒状物体赋予主动动力学，这是基于对称性参数和热力学的兼容性。出发点是我们最近的理论，模型（被动）液晶作为松弛弹性体。粘弹性响应和微观成分的主动动力学之间的相互作用自然被考虑在内。与标准理论相比，活性不是作为应力张量的附加项引入的，而是作为外部重塑力加入的，它与被动松弛动力学竞争，并将系统从平衡中拖出来。在一个简单的一维通道的几何形状，我们表明，非均匀的有序和活动之间的相互作用的结果，无论是在一个自发的粒子流或自组织成子通道，在相反的方向流动。
2017-10-31 cond-mat.soft
Spontaneous rotation and propulsion of suspended capsules in active nematics
Universidade de Lisboa（里斯本大学）；University of Vienna（维也纳大学）；Hiroshima University（广岛大学）；Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas（巴西物理研究中心）
研究通过格子玻尔兹曼模拟探讨了弹性胶囊在二维活性凝胶中的动力学行为，揭示了胶囊形状、变形能力和缺陷动态如何协同产生软活性物质的自组织运动。
2025-10-20 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Cascade or not cascade? Energy transfer and elastic effects in active nematics
我们数值研究了二维活性凝胶的多尺度性质，以解决能量传递机制。我们发现，活动是能够激发远程扭曲的自发的层流和混沌政权引起的图案，通过进一步增加率的活性能量注入。通过一个规模到规模的频谱分析，我们发现，凝胶基本上是由主动注入和粘性耗散之间的局部平衡，没有任何信号的非线性流体动力学传输和湍流级联。此外，弹性可以定性地发挥重要作用，通过线虫流体动力学相互作用将能量从小尺度转移到更大尺度。
2021-01-12 cond-mat.soft
Helical Flow States in Active Nematics
本研究发现三维通道内的伸长型活性向列相会自发形成双螺旋辫状流与反向旋转涡旋串列两种非零螺旋度自组织流态，揭示了活性流体打破对称性、构建复杂有序三维时空结构的能力。
2022-06-18 cond-mat.soft
Topology and Dynamics of Active Nematic Vesicles
工程合成材料，模仿生物体的显着复杂性是科学和技术的一个根本挑战。我们研究的时空模式时出现的活跃nematicfilm的微管和分子马达封装在一个形状变化的脂质囊泡。与平衡系统中的缺陷主要是静态结构不同，在活性向列相中，缺陷自发地移动，并且可以被描述为自推进粒子。活性、拓扑约束和囊泡变形性的结合产生了无数的动力学状态。我们强调两个动力学模式：一个可调的周期性状态，两个缺陷配置之间的振荡，和形状变化的囊泡与流filopodia样突起。这些结果表明，如何可以得到仿生材料时，拓扑约束用于控制非平衡动力学的活性物质。
2014-09-05 cond-mat.soft
Microswimmers knead nematics into cholesterics
本研究通过大规模流体动力学模拟发现，三维向列相液晶中的微型游泳者通过流体动力学耦合引发扭转-弯曲不稳定性，导致自发手性对称性破缺，将均匀向列态揉捏成类似胆甾相的螺旋扭转状态，且粒子轨迹变为螺旋面状。
2024-06-04 cond-mat.soft
Activity drives self-assembly of passive soft inclusions in active nematics
本研究探索了活性向列相流体中被动液滴的自组织行为，通过数值模拟揭示其相图特征，证明活性时间调制可精确控制结构转变，为自适应智能材料设计提供新途径。
2025-04-13 cond-mat.soft
Curling Liquid Crystal Microswimmers: a cascade of spontaneous symmetry breaking
我们报告卷曲自推进常见的介晶化合物的水乳液。向列型液晶液滴在浓度高于临界胶束浓度的表面活性剂溶液中自推进，同时经历胶束增溶。我们分析了Hele-Shaw几何形状和可变浮力的3D设置中的轨迹。微滴内部的指向矢场和对流场之间的耦合导致了第二次对称破缺，从而引起二维卷曲运动。这是通过加热到各向同性相的非螺旋持续游动的可逆过渡来证明的。此外，自趋化性可以自发地打破反转对称性，导致螺旋轨迹。
2016-05-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Active viscoelastic nematics with partial degree of order
该研究针对活性向列凝胶连续介质模型理论基础待检验的问题，推导了基于向列弹性体能量的最小模型，纳入部分有序度等特性，并通过线性稳定性分析证实各向同性相中流动诱导向列序与活性的相互作用可引发粒子自发流动。
2023-02-10 cond-mat.soft
Spontaneous flow created by active topological defects
拓扑缺陷是液晶大规模组织的根源。在二维主动向列相中，已知两类电荷的拓扑缺陷$\pm 1/2$由于主动应力而起主要作用。尽管这一重要性，很少有分析结果已获得的流场和主动应力图案周围的主动拓扑缺陷。使用通用的主动系统的流体动力学理论，我们调查这些拓扑缺陷周围的流动和应力模式在无界的，二维的主动向列相。在一般的假设下，我们推导出解析的自发速度和失速力的自平流缺陷的剪切和旋转粘度的存在下。应用我们的形式主义的单层细长细胞在汇合处的动态，我们表明，非保守的细胞数量一般增加了自平流速度，并可以提供一个解释，他们观察到的作用，在细胞挤出和多层。最后，我们调查数值的影响埃里克森应力。我们的工作铺平了道路的拓扑缺陷的作用，在活性向列相，特别是在单层的细长细胞的一般性研究。
2022-02-01 cond-mat.soft physics.bio-ph
Thermodynamic evidence for nematic superconductivity in Cu$_x$Bi$_2$Se$_3$
非常规超导的特征在于宏观超导波函数的自发对称性破缺，以及规范对称性破缺，例如相对于基本晶格对称性的旋转对称性破缺。特别是，超导性与自发的旋转对称性破缺的波函数振幅，从而在体的性质，尚未报告以前，是有趣的，可以被称为“双”超导性的类比，以双液晶相。在这里，基于比热测量的单晶Cu $_x$ Bi $_2$ Se $_3$精确的磁场方向控制下，我们报告的热力学证据的超导性，即，明确的双重对称行为的三角晶格。结果表明，实现了一个“奇宇称”的状态，只有宏观量子凝聚体和不同的液晶中的双态。结果也证实了Cu $_x$ Bi $_2$ Se $_3$的拓扑非平凡超导电性。
2016-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.str-el
Self-organized dynamics of a viscous drop with interfacial nematic activity
本研究通过流体动力学模拟，揭示了界面向列活性驱动粘性液滴产生从缺陷编织到活性湍流的自组织行为，并解释了形态变化的机制。
2024-04-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-organization and shape change by active polarization in nematic droplets
细胞内发生的积极力量可以驱动涉及自发组织和形状变化的关键生物过程，如细胞分裂。最近在体外实验的细胞骨架丝和电机，自组织和分裂的微滴的动机，我们提出了一个最小的流体动力学模型，结合了非平衡动力学的电机丝的相互作用与平衡微相分离。马达在液滴内组织，并将细丝结构化成极化的星状缺陷。在大的运动活动中，它们甚至可以使液滴变形或分裂，或形成多星状液滴链。我们预测的相图概括了这些实验观察到的形状。
2021-02-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Casimir stresses in active nematic films
本文计算了三阶活动流体薄层中的Casimir应力。通过对有限厚度的活性流体层$L$的随机流体动力学方法，我们将处于热平衡的双相液晶的Casimir应力推广到活性体系。我们表明，积极的Casimir应力显着不同，从平衡对应。对于收缩活动，活性Casimir应力，虽然像其平衡对应物一样有吸引力，但当$L$从下方接近自发流动不稳定性的阈值时，活性Casimir应力在动力学上发散。相反，对于小的可伸展活动，它是排斥性的，在任何$L$处都没有发散，并且具有不同于其平衡对应物的与$L$的标度。
2019-05-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The importance of being discrete -- An agent-based model for active nematics and more
University of Geneva（日内瓦大学）；Institut Curie, PSL Research University, CNRS UMR 168（居里研究所，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
本文提出了一种基于代理的模型，用于研究主动向列相中的自发流动和拓扑缺陷，展示了其在活材料描述中的广泛应用。
2025-07-21 cond-mat.soft physics.bio-ph
On the temperature of an active nematic
University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；Dutch Institute for Emergent Phenomena（荷兰涌现现象研究所）；Institute for Advanced Study, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学高等研究院）；Niels Bohr International Academy, The Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所尼尔斯·玻尔国际学院）
研究活性向列体局部温度，发现机械敏感性导致温度相关性不受活动影响，但剪切和扭转引起不均匀温度分布，成为活动的热特征。
2025-06-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech hep-th
Active actions: effective field theory for active nematics
本文用有效场论构建二维活性向列相在导数展开给定阶数内的一般理论，明确活性条件下涨落与运动方程的关系，并推广被动系统的涨落–耗散关系。
2023-09-26 cond-mat.soft physics.app-ph physics.bio-ph
Theory of active self-organization of dense nematic structures in the actin cytoskeleton
针对均匀各向同性肌动蛋白凝胶如何自组织为致密向列束的问题，本文通过活性凝胶模型识别出主动图案化机制，结合线性稳定性分析和非线性模拟明确自组装条件及参数调控规律，并经离散模拟验证核心要求，揭示肌动蛋白凝胶的可重构活性材料特性。
2025-04-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Active nematic flows on curved surfaces
细胞单层是组织生物物理学的中心模型系统。在体内，上皮组织的弯曲程度为微米级，而曲率在自发组织流动中的作用仍然没有得到很好的理解。在这里，我们提出了一个流体动力学理论的顶部-底部不对称的活性凝胶在一个弯曲的条。我们表明，表面曲率定性地改变单层运动相比，平坦的空间：由此产生的流量可以是无阈值的，和运动的过渡可能会从连续到不连续的变化。表面曲率，摩擦力和主动牵引力都显示出控制所选择的流动模式：从简单的剪切到涡链。
2022-03-10 cond-mat.soft physics.bio-ph
Active sorting to boundaries in active nematic -- passive isotropic fluid mixtures
该研究用双流体模型探究活性向列-被动各向同性流体混合物的边界分选规律，发现活性流体拉伸/收缩特性与锚定方式共同决定边界聚集行为，机制源于向列序梯度，结果可经微管-驱动蛋白实验验证，或与生物体系边界分选相关。
2025-09-01 cond-mat.soft physics.bio-ph
Fingering Instability of Active Nematic Droplets
从有丝分裂纺锤体到组织和生物膜，许多生物系统表现为活跃的液滴，它们经常打破对称性并自发地改变形状。在这里，我表明，积极的微滴可以经历一个指法不稳定性。我认为一个活跃的流体，通过锚定在液滴界面，获得双秩序，我预测其形态稳定性的三个无量纲参数：锚定角，双秩序的渗透长度相比，液滴的大小，和一个活跃的毛细管数。具有伸展（收缩）应力和平面（垂面）锚定的液滴在临界活性或液滴尺寸以上是不稳定的。这种不稳定性本质上是界面性的：它是通过主动流动与界面运动的耦合而产生的，即使主动向列相的体不稳定性不能发生。与活性物质的动态特征不同，不稳定性可以产生静态指进模式。手指的数量随着活动而增加，但随着肌肉渗透长度而非单调变化。总的来说，这些结果可以帮助理解生物系统的自组织形状，并在活性材料中设计图案。
2022-02-28 cond-mat.soft physics.bio-ph
Electroosmotically enabled Electrorheological Effects in a Planar Nematic Crystal Flow
含杂质液晶的电动力学研究对于理解指向矢分布特性和改善流变性能具有重要意义。然而，没有具体的理论的不均匀的电位和离子种类的分布，由于在LC-基板界面处的诱导双电层（EDL），从基本原理推导出已经提出了在这方面。在这项工作中，我们已经开发出耦合的控制方程，从基本的自由能考虑的潜在分布和董事配置的CNOLC内的诱导双电层，这是由于某些物理化学相互作用在LC基板界面。有了这些考虑，一个electrophilically-enabled线虫动力学的一个特定的LC，即MBBA，具有强大的平面锚定在边界进行了研究。我们得到了指向矢位形的多重解，这是一个完整的特征，并利用熵分析研究了最稳定的解。最后，我们继续描绘的电渗流的特点，其中我们专注于自发发展的电流变效应和所得的弹性描述的电致变色液晶最稳定的解决方案。
2016-03-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Viscoelastic confinement induces periodic flow reversals in active nematics
该研究通过线性稳定性分析和混合格子玻尔兹曼模拟，发现粘弹性通道约束下的活性向列相在低弹性模量阈值下会产生带周期性流动反转的自发振荡，并给出相图与机制解释，为活性物质调控研究提供新方向。
2023-07-27 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dancing disclinations in confined active nematics
集体流动的自发出现是活性流体的一般性质，并且通常导致其取向场中的以漩涡、射流和拓扑向错为特征的混沌流型。然而，实现结构化流动和有序向错的能力在主动系统的设计和控制中是特别重要的。通过限制在一个通道内的活动流体，我们发现一个有规律的运动的向错，结合一个定义良好的和动态的涡旋晶格。当成对的移动向错穿过通道时，它们不断地交换伙伴，产生一种动态的有序状态，让人想起Ceilidh舞蹈。我们预计，这种仿生能力，自组装有组织的拓扑向错和动态结构的流场在工程几何形状将铺平道路，建立新的主动拓扑微流体设备。
2017-03-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
How reciprocity impacts ordering and phase separation in active nematics?
该研究通过分析三种对称性相同但互易性作用实现不同的非极性活性向列相微观模型，验证了微观实现细节会决定有序转变类型，且所有模型均存在涨落主导的相分离和向列相准长程有序。
2023-12-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Exact coherent structures and phase space geometry of pre-turbulent 2D active nematic channel flow
受限活性向列相具有丰富的动力学行为，包括自发流动，周期性缺陷动力学，和混沌的“活性有序性”。在这里，我们研究这些现象使用的框架精确相干结构，这已成功地表征被动流体的高雷诺数湍流的路线。精确相干结构是流体动力学方程的稳态、周期、准周期或行波解，它们与其不变流形一起充当动力学的组织模板。我们计算占主导地位的精确相干结构和连接轨道在前湍流的主动湍流通道流，这使得一个完全非线性的，但高度降低了顺序描述的有向图。使用这种简化的表示，我们计算瞬时扰动，切换不同的时空状态之间的系统占据遥远的区域的无限维相空间。我们的研究结果奠定了基础，系统的手段，了解和控制积极的湍流在中度到高度活动的制度。
2021-09-14 cond-mat.soft math.DS nlin.PS
