A microscopic mean-field theory of the jamming transition
致密颗粒填料通过非平衡堵塞过渡获得刚性，这在从乳状液到沙堆的材料中很常见。我们描述了无热包装和他们观察到的几何相变完全平衡统计力学和发展的软排斥性球形粒子的堵塞过渡的微观多体平均场论。我们推导出解析的一些标度律和指数特征的过渡和获得预测微观关联函数的堵塞状态，是服从实验验证，其准确性，我们确认使用计算机模拟。
2011-04-04 cond-mat.stat-mech
Steady state and mixing of two run-and-tumble particles interacting through jamming and attractive forces
研究两个跑停粒子在吸引力与堵塞作用下的长时间行为，给出显式不变测度并分析弛豫性质，发现线性势下总变差距离指数衰减，谐波势下给出Wasserstein型指数界。
2025-01-20 cond-mat.stat-mech math.PR
Edwards thermodynamics of the jamming transition for frictionless packings: ergodicity test and role of angoricity and compactivity
本文阐述了如何平衡统计力学的工具可以帮助解释一个远离平衡的问题：堵塞过渡无摩擦颗粒材料。爱德华兹的想法包括提出一个统计合奏的体积和应力波动，通过热力学概念的熵，紧致性，X和angoricity，A（两个温度一样的变量）。我们发现爱德华兹热力学能够描述的干扰转变（J点）。使用系综形式主义，我们阐明了以下几点：（i）我们测试相结合的体积应力系综通过比较的统计特性的堵塞的配置获得的动力学与那些平均在系综的最小值的势能景观作为遍历性的测试。这两种方法之间的协议支持“热化”的想法，在给定的angoricity和压实。(ii)微正则系综分析支持了晶粒的最大熵原理。(iii)密集变量通过一系列标度关系描述干扰方法，如A { \to } 0+和X { \to } 0-。由于力-体积耦合，可以通过由A和X的贡献组成的“阻塞温度”TJ来精确地探测阻塞转变。(iv)热力学框架揭示了干扰相变的顺序，通过显示在干扰的压力和体积等可观测量的临界波动的情况下。(v)最后，我们阐述了与相关研究的比较，显示了微观状态的等概率故障。
2011-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Inherent Structure Landscape Connection Between Liquids, Granular materials and the Jamming Phase Diagram
我们提供了一个全面的图片的堵塞相图连接的非热，颗粒合奏堵塞状态和平衡流体通过固有的结构范例系统硬盘局限于一个狭窄的通道。J线被示出为被划分为从平衡流体可接近的填充物和不可接近的填充物。发现J点发生在这两组填料之间的过渡处，并且位于固有结构分布的最大值处。一个一般的热力学参数表明，在组态熵最大值的状态的密度表示在硬球系统的J点密度的下限。最后，我们发现，颗粒和流体系统只占据相同的一组固有结构，在相同的热力学条件下，在两个点，对应于零和无限大的压力，在那里他们分别采样的J点状态和最致密的包装。
2012-08-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical Scaling of Shear Viscosity at the Jamming Transition
本文对零温下二维模型颗粒物质的堵塞相变输运行为进行了数值模拟。对于具有软核相互作用的扩散移动颗粒，剪切粘度η被计算为颗粒体积密度ρ和施加的剪切应力σ的函数。我们发现一个很好的缩放崩溃，我们的数据作为一个函数的缩放变量σ/|ρ_c-ρ|其中ρ_c是σ=0（“点J”）处的临界密度，Δ是交叉标度临界指数。我们的结果表明，干扰是一个真正的临界现象，扩展到驱动的稳态沿非平衡σ轴的ρ-σ相图。
2007-10-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming pair of general run-and-tumble particles: Exact results, symmetries and steady-state universality classes
本文利用分段确定性马尔可夫过程（PDMP）直接建模游走-翻滚粒子系统，解析推导出设定稳态不变分布的守恒条件，并显式构造了精细阻塞与全局阻塞两个普适类，揭示了其非平衡特征及不变测度的类悬链约束。
2025-03-05 cond-mat.stat-mech math.PR
Jamming Mechanisms and Density Dependence in a Kinetically-Constrained Model
我们在最近提出的螺旋模型中加入了模拟温度和非平衡驱动效应的弛豫机制，该模型在临界密度rho_c < 1时堵塞。这使得我们能够探索温度或在rho_c < rho < 1时驾驶的解干扰。我们数值计算了持续函数的弛豫时间及其空间不均匀性。我们解开三个不同的松弛机制负责unjamming时，不同的密度，温度和驱动强度，分别。我们发现，动态异质性的空间尺度依赖于密度比温度和驱动更强烈。
2010-05-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming phase diagram for frictional particles
当温度降低或密度增加时，从类流体状态到无序的类固体状态的非平衡转变，称为堵塞转变，发生在各种物理系统中，例如胶体悬浮液和分子流体。剪切应力和温度一样有利于流体状态，在定义系统“堵塞相图”时也必须考虑剪切应力[1-4]。例如，无干扰无热化系统[1]可以用温度、密度、应力空间中干扰图的零温平面来描述。在这里，我们考虑非热摩擦系统[8-13]的堵塞，如颗粒材料，这对从物理学到工业的许多应用都很重要。在体积不变和外加剪应力的情况下[1，2]，我们证明了在没有摩擦时，系统要么是类流体，要么是堵塞的，而在存在摩擦时，在密度剪应力平面上出现了一个新的区域，在这个区域中，系统可能会滑动，甚至在很长一段时间内以稳定的速度流动，以响应外加的应力，但最终会堵塞。本文用密度、剪应力和摩擦空间中的相图描述非热摩擦系统中的堵塞。
2009-12-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colloidal Jamming at Interfaces: a Route to Fluid-bicontinuous Gels
已知对两种流体具有相等亲和力的胶体颗粒或纳米颗粒不可逆地吸附到流体-流体界面。我们提出了大规模的计算机模拟含有这样的颗粒的二元溶剂的分层。新形成的界面隔离胶体颗粒;随着界面变粗，颗粒通过界面张力被迫紧密接触。粗化被显著地抑制，堵塞的胶体层似乎进入了玻璃态，在三维空间中形成了一种多重连接的固体状薄膜。所得凝胶含有两种流体的结晶域，可能用作例如微反应介质。
2005-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Glass and jamming transitions in a random organization model
Università di Trieste（的里雅斯特大学）；ESPCI Paris, PSL Research University（巴黎物理化工国立高等学院，巴黎文理研究大学）
研究二维无晶格粒子模型，探讨其在驱动非布朗运动悬浮液中的吸收相变。通过数值分析(ϕ,ε)相图，发现大ϕ时存在非平衡玻璃转变，影响临界吸收转变位置，且阻塞转变不唯一定义随机密实度。
2026-10-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Crowding effects in non-equilibrium transport through nano-channels
通过纳米通道的运输在许多生物过程和工业应用中起着重要作用。深入了解生物运输过程的运作和人造纳米装置的设计需要了解这种运输的基本物理。一个简单的排阻过程已被证明是非常有用的解释几个人工和生物纳米通道的性质。它是特别有用的模型间的颗粒相互作用对传输特性的影响。在本文中，我们探讨了几种模型的排斥过程中使用的平均场方法和计算机模拟。我们研究拥挤的通道内的平均通量和单个分子的运输时间及其附近的影响。最后，我们讨论的理论预测的鲁棒性方面的关键特性的受阻扩散的纳米通道，需要包括在模型中。
2010-07-15 cond-mat.stat-mech q-bio.SC
Non-equilibrium thermodynamics in sheared hard-sphere materials
我们结合剪切转变区（STZ）理论的非晶塑性和爱德华兹的颗粒材料的统计理论来描述剪切流动的无序系统的热化硬球。该系统的运动方程的统计热力学框架内开发类似的分子玻璃的分析中使用的。对于硬球，系统体积$V$代替传统统计力学中作为熵$S$的函数的内能$U$。代替有效温度，压实性$X = \partial V / \partial S$表征无序的内部状态。我们推导出STZ运动方程的粒状材料，相应地，并预测的应变率作为一个函数的比的剪切应力的压力为不同的值的无量纲，温度类变量附近的堵塞过渡。我们使用我们的理论的简化版本来解释Haxton，Schmiedeberg和Liu的数值模拟，并以这种方式能够获得有关内部速率因子以及干扰和玻璃化转变之间关系的有用见解。
2012-04-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermal fluctuations, mechanical response, and hyperuniformity in jammed solids
堵塞是在没有温度的情况下发生在稠密粒子系统中的几何相变。我们使用计算机模拟来分析热涨落对过渡的几个签名的影响。我们发现，体积和剪切模量的标度律只有在热波动非常小的时候才变得相关，并提出了它们的相对比例作为干扰临界的定量特征。尽管过渡的非平衡性质，我们发现，热诱导的波动和机械响应服从平衡波动耗散关系附近的干扰，提供适当的波动分量的粒子位移进行了分析。这表明，机械模量可以直接测量的颗粒位置在机械未扰动的包装，并表明，“非平衡指数”的定义是不必要的无定形材料。我们发现，粒子位移的波动是空间相关的，并定义了一个横向和纵向的相关长度尺度，这两个发散的干扰过渡接近。我们分析了密度波动的冻结成分，发现它显示了在大尺度上的近超均匀行为的签名。这表明，超均匀性堵塞填料是无关的消失的压缩性，并解释了为什么它似乎对温度和密度的变化显着鲁棒。与干扰临界性不同的是，阻止胶体系统超均匀性观察的障碍并不源于热涨落。
2015-07-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spatially heterogenous dynamics in dense, driven granular flows
在热力学和非热力学系统中，对导致流体->固体转变的动力学停滞的兴趣导致了关于这些转变的性质的问题。这些干扰过渡可能取决于扩展结构对系统动态特性的影响。在这里，我们从一个简单的驱动，耗散，非平衡系统，表现出动力学的不均匀性类似于观察到的过冷液体，这是一个系统在热平衡的结果。对特定粒子移动一段距离$r$所需的时间$τ_R(r)$的观测揭示了存在着大尺度相关动力学区域，这些区域具有从广泛分布中选择的特征时间尺度。具有不同特征$τ_R(r)$的粒子系综的均方位移揭示了一种有趣的空间非均匀流动性。这表明，一个统一的干扰框架将不得不基于这些异质性的性质和有效的动态之间的联系。
2007-02-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Long-time analysis of a pair of on-lattice and continuous run-and-tumble particles with jamming interactions
本文研究一对具有堵塞相互作用的跑动-翻滚粒子，证明格点模型在格距趋于零时收敛到连续PDMP模型，并通过耦合方法给出混合时间的非渐近界，揭示了持续区和扩散区的存在，为MIPS的涌现提供理论依据。
2025-07-17 cond-mat.stat-mech math.PR
Lectures on non-equilibrium active systems
这些笔记是基于2018年9月在Les Houches举行的暑期学校“活性物质和非平衡统计物理”期间的讲座。在这些笔记中，我们将我们的讲座合并成一章，专门讨论“非平衡活性系统”。我们首先讨论非平衡统计力学的一般特征，然后描述不处于热平衡的可能后果的选定例子。然后，我们介绍了致密的玻璃态材料的主题与玻璃态动力学，流变学和堵塞的过渡系统，是不活跃的简短回顾。然后，我们讨论了致密的活性材料，从简单的平均场论的数值模型和实验实现。最后，我们讨论了两个例子的材料驱动的振荡驱动力的平衡。
2019-06-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-Equilibrium Fluidization of Dense Active Suspension
本研究针对游动细菌稠密悬浮液，发现非热涨落的个体与集体行为一致、活性悬浮液黏度下降且玻璃态特征消失，复剪切模量呈幂律流变，揭示细菌活性驱动系统向临界堵塞态演化的非平衡流化机制。
2024-02-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Elasticity of Jammed Packings of Sticky Disks
大量的软质材料在高填充率下堵塞在非晶态固体中。这种非平衡相变最好在模型系统的上下文中理解，在该模型系统中，粒子在重叠时弹性排斥。然而，最近的研究表明，在粒子之间引入任何有限的吸引力都会改变跃迁的普适性类别。这个新的“粘性干扰”类的特性几乎完全没有被探索过。我们使用分子动力学模拟和标度分析来确定剪切模量，体积模量，和协调的边缘固体接近粘性堵塞点。在每一种情况下，系统的行为都与纯粹排斥的情况有着明显的质的区别。
2020-02-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium nanothermodynamics
使用希尔的nanothermatics，其中被认为是这样的系统的宏观系综的热力学极限系统的熵生产制定。环境对平均纳米系统的外部影响与基于Jarzynsky等式的显式公式的不可逆功有关。熵生产保持其通常的形式作为通量和力的产品和Onsager的对称性原则被证明是持有的平均纳米系统，如果它是有效的宏观合奏，通过两种方法。第一个提供了两个系统的系数相关的表达式。第二章给出了系统在外力作用下保持Onsager对称性的一般条件。
2008-01-03 cond-mat.stat-mech
Dynamic Relaxation of a Levitated Nanoparticle from a Non-Equilibrium Steady State
涨落定理是热力学在小尺度上的推广，为描述非平衡纳米尺度系统中热力学量的涨落提供了工具。它们对于理解基本化学和生物过程中的不可逆性和第二定律特别重要，这些过程是主动驱动的，因此远离热平衡运行。在这里，我们应用涨落定理的框架来研究系统从非平衡态向平衡态弛豫的重要情况。使用真空捕获的纳米粒子，我们证明了实验的有效性的波动定理的相对熵的变化发生在从非平衡稳态松弛。该平台可以对任意定态的非平衡态涨落定理进行实验研究，并可以扩展到量子涨落定理以及不服从细致平衡的系统。
2014-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Equilibrium-like statistical mechanics in space-time for a deterministic traffic model far from equilibrium
Center for Nonlinear Sciences, School of Physics, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院物理学院非线性科学中心）；Traffic Flow Laboratory, School of Civil and Environmental Engineering, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院土木与环境工程学院交通流实验室）
本文提出了一种基于时空几何方法的确定性交通模型分析框架，通过高程函数描述系统动力学，推导出标度形式并恢复临界指数，揭示了远离平衡系统的物理机制。
2026-02-09 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Computation of the Hydrodynamic Radius of Charged Nanoparticles from Non-equilibrium Molecular Dynamics
我们使用非平衡分子动力学来模拟水分子在原子尺度上围绕带电纳米颗粒的流动。这些非平衡模拟使我们能够计算纳米颗粒的摩擦系数，然后推导出其流体动力学半径。我们已经比较了两种不同的策略来恒温模拟箱，因为流场的低对称性使得温度的控制不平凡。我们表明，这两个导致系统的温度得到充分的控制。为了推导出纳米颗粒的流体动力学半径，我们采用了部分恒温器，它利用了流场的圆柱对称性。因此，只有远离纳米颗粒的模拟箱的一部分被恒温。我们已经通过使用Hasimoto（J. Fluid. Mech. { \bf 1959}，{ \it 5}，317-328）中关于球体的周期性立方阵列中的摩擦力。我们集中在聚氧乙烯酸盐离子的情况下，这是无机带电纳米粒子。看来，对于给定的纳米粒子结构在原子水平上，流体动力学半径显着增加与纳米粒子的电荷，一种现象，迄今尚未被量化使用分子动力学。添加的盐的存在仅略微改变流体动力学半径。
2018-05-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A dynamical relation between dual finite temperature classical and zero temperature quantum systems: quantum critical jamming and quantum dynamical heterogeneities
许多电子系统在其实验参数的显著范围内的动态响应中表现出显著的特征。虽然有经验的建议，特别是不断增加的长度尺度，伴随着这种转变，这种识别是不普遍的。为了更好地理解量子系统中的这种行为，我们扩展了有限温度经典Fokker-Planck系统和零温度下相关量子系统之间的已知映射（早期在随机或超对称量子力学中研究），以包括一般非平衡动力学。与费曼映射或随机量子化方法（或全息型对偶）不同，我们所考虑的经典系统及其量子纠缠存在于相同数量的时空维度中。我们的精确结果的结果是，一个威克旋转联系（i）在一般有限温度的经典耗散系统的动力学（ii）在相应的对偶多体量子系统的零温度动力学。使用这种对应关系，我们说明，即使在没有强加的混乱，许多连续量子流体系统（和可能的晶格对应物）可能会表现出零点“量子动力学异质性”，其中的动态，在给定的时刻，是空间上不均匀的。虽然伴随这种现象的静态长度尺度在标准关联函数中没有表现出明显的发散，但动态不均匀性的长度尺度可以显著增加。我们研究了“量子干扰”，并说明了硬核玻色子系统如何可能经历零温度量子临界金属到绝缘体类型的转变，其具有极大的有效动力学指数z>4，与长度尺度一致，该长度尺度的增加远远慢于弛豫时间，因为接近假定的临界转变。我们提出了分析实验数据的方法。
2013-04-15 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Hysteresis, force oscillations and non-equilibrium effects in the adhesion of spherical nanoparticles to atomically smooth surfaces
分子动力学模拟用于研究滞后效应和纳米尺寸的流体填充通道的壁上的颗粒吸附的平衡和非平衡方面之间的区别。粒子上的力和系统的亥姆霍兹自由能被发现依赖于粒子的历史，以及其径向位置和流体的润湿性，即使当粒子的运动发生在时间尺度上远远长于自发吸附时间。滞后与颗粒和壁之间的间隙中的流体密度的变化有关，并且这些结构重排持续令人惊讶的长时间。当结构化纳米颗粒的晶格与管壁的晶格保持对齐时，力和自由能随距离表现出大的振荡，但如果允许颗粒自由旋转则不会。被吸附的颗粒在平衡时被捕获在自由能最小值中，但是如果颗粒被迫沿着通道，则所产生的粘滑运动改变流体结构并允许颗粒解吸。
2005-02-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nanoscale temperature measurements using non-equilibrium Brownian dynamics of a levitated nanosphere
爱因斯坦意识到，布朗粒子的涨落可以用来确定它所处环境的性质。大量的实验已经利用胶体粒子的布朗运动来研究耗散过程，提供了对软物质物理的深入了解，并导致从能量收集到医学成像的应用。在这里，我们使用光学悬浮的纳米球，被加热，以研究其周围的气体的非平衡特性。通过分析球体的布朗运动，我们可以确定球体质心运动的温度、球体表面的温度以及两个空间维度上的加热气体的温度。我们观察到球体和气体的不对称加热，温度达到材料的熔点。这种方法为在纳米尺度上精确测量温度提供了新的机会，也为测试非平衡热力学提供了新的手段
2013-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Non-equilibrium field theory with a temperature gradient: Thermal current in a nanowire
本研究基于标准非平衡场论构建含温度梯度的微扰框架，采用温度依赖赝哈密顿量，推导长导线小梯度下的非线性热导，可推广至费米/玻色子系统的温度不均场景。
2025-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
