Active Brownian motion with speed fluctuations in arbitrary dimensions: exact calculation of moments and dynamical crossovers
我们考虑的运动中的一个积极的布朗粒子的速度波动在d维的存在下，平移和定向扩散。我们使用一个Ornstein-Uhlenbeck过程的主动速度生成。使用拉普拉斯变换方法，我们描述并使用基于福克-普朗克方程的方法来评估所有相关动力学时刻的精确时间依赖性。我们提出了明确的计算这样的时刻，并比较我们的分析预测数值模拟演示和分析几个动态交叉。的峰度的位移显示出积极或消极的偏离高斯行为在中间的时间取决于速度或取向波动的优势。
2021-08-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Swimming bacteria in Poiseuille flow: the quest for active Bretherton-Jeffery trajectories
利用三维拉格朗日跟踪技术，我们实验确定了非翻滚E。大肠杆菌突变体在Poietville流中游动。我们确定了一个类型学的轨迹与运动学的“积极Bretherton-Jeffery”模型，具有轴对称的自推进椭球体。特别是，我们恢复的“摆动”和“剪切翻滚”的运动学理论预测Zöttl等人。此外，使用这个模型，我们推导出分析新的功能，如准平面分段轨迹，与高纵横比的细菌，以及存在的漂移角周围的细菌执行封闭的循环轨迹。然而，由于布朗旋转噪声的存在，模型预测和实验结果之间的协议仍然是本地的时间。
2019-05-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Brownian Motion of Boomerang Colloidal Particles
研究了两块玻璃板之间的回飞棒胶体粒子的布朗运动。我们的实验观察表明，平均位移偏向于中心的流体动力应力（CoH），和均方位移表现出交叉从短时间更快的长时间更慢的扩散与短时间的扩散系数依赖于用于跟踪的点。基于朗之万理论的模型阐明，这些行为归因于两个扩散模式的叠加：椭圆运动的CoH和旋转运动的跟踪点相对于CoH。
2013-08-19 cond-mat.soft
The crossover from single file to Fickian diffusion
从单列扩散（其中均方位移标度为<x^2> ~t^（1/2））到正常Fickian扩散（其中<x^2>~t $, is studied as a function of channel width for colloidal particles. By comparing Brownian dynamics to a hybrid molecular dynamics and mesoscopic simulation technique, we can study the effect of hydrodynamic interactions on the single file mobility and on the crossover to Fickian diffusion for wider channel widths. For disc-like particles with a steep interparticle repulsion, the single file mobilities for different particle densities are well described by the exactly solvable hard-rod model. This holds both for simulations that include hyd…
2009-05-11 cond-mat.soft
Interplay between timescales governs the residual activity of a harmonically bound active Brownian particle
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
该研究通过实验、模拟和解析计算，揭示谐势束缚活性布朗粒子的稳态分布交叉由persistence时间与平衡时间的比值决定，而非推进速度，明确了时间尺度相互作用对其剩余活性的调控机制。
2026-08-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nature of Sub-diffusion Crossover in Molecular and Polymeric Glass-Formers
本研究针对分子与聚合物玻璃形成体中亚扩散从非高斯到高斯的转变问题，构建引入跳跃核的非高斯分数布朗运动模型，揭示非高斯亚扩散区van-Hove自关联的指数尾特征，并通过中子散射实验验证，首次提供相关实验证据。
2024-01-30 cond-mat.soft
Two-dimensional active polar semiflexible polymer under shear flow
Istituto Applicazioni Calcolo, CNR（意大利国家研究委员会计算应用研究所）；Institute for Advanced Simulation, Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心先进模拟研究所）
研究二维半柔性主动极性聚合物在剪切流下的非平衡结构与动力学特性，发现其构型变化、对齐和翻转运动受半柔性影响，活动性显著影响流变性质，甚至在弱流中呈现负粘度。
2026-04-07 cond-mat.soft physics.comp-ph
Discontinuous shear-thickening in Brownian suspensions
稠密悬浮液中的不连续剪切增稠自然地出现在接近堵塞的非布朗体系中，由剪切流引起的摩擦力的激活。然而，这种物理图像是不完整的，因为大多数实验研究的是受到热波动影响的软胶体颗粒。为了解释胶体悬浮液中的不连续剪切增稠，我们使用计算机模拟来提供非热干扰，摩擦力，热运动，颗粒柔软度和剪切流之间的竞争的完整描述。我们有意忽略流体力学、静电学、润滑和惯性，但仍然可以获得与实验结果定量一致的结果。特别是，剪切增稠对应于无摩擦和摩擦堵塞制度之间的交叉，这是由热波动和颗粒柔软度控制，并发生在一个柔软度依赖Péclet数。我们还探讨了恒压实验的结果，并严格讨论了“S形”流动曲线的出现报告。我们的工作提供了最小的成分，定量解释了大量的实验工作不连续剪切增稠的胶体悬浮液。
2018-07-26 cond-mat.soft
Brownian Motion of Arbitrarily Shaped Particles in Two-Dimensions
在这里，我们实现了微制造的回旋镖粒子不等臂长作为一个模型的非对称粒子和研究他们的布朗运动在准二维几何形状，通过使用高精度的单粒子运动跟踪。我们发现，由于平移和旋转之间的耦合，一个单一的非对称回旋镖粒子的均方位移表现出一个非线性的交叉从短时间更快的扩散到长时间更慢的扩散，和固定的初始取向的平均位移是非零的，并在长时间饱和。测得的各向异性扩散系数与跟踪点的位置表明，存在一个唯一的点，即中心的流体动力应力（CoH），在所有耦合扩散系数消失。这意味着，在3D运动中，CoH只存在于高对称性粒子，CoH总是存在于2D中的布朗运动。我们建立了一个基于Langevin理论的分析模型来解释实验结果，并表明在6个各向异性扩散系数中，只有5个是独立的，因为平移-平移耦合源于平移-旋转耦合。最后根据粒子形状对称群将任意形状粒子的二维布朗运动行为分为四类。
2014-10-22 cond-mat.soft
Numerical study of a confined vesicle in shear flow at finite temperature
研究了有限温度下剪切流作用下封闭在通道中的囊泡的动力学和流变学。研究了有限温度对囊泡运动和体系粘度的影响。一个二维的数值模型，其中包括热波动，是基于组合的分子动力学和介观流体力学，是用来执行一个详细的分析在很宽的范围内的Peclet数（剪切速率的旋转扩散系数的比率）。悬浮液的粘度被发现是一个单调增加的函数的粘度对比度（封装的流体的粘度的比，周围的流体）在坦克踩踏和翻滚制度由于不同的温度依赖性机制的相互作用。热效应引起囊泡的形状和倾斜度波动，囊泡也经历穿过通道的布朗扩散，从而增加粘度。当增加Peclet数时，这些影响减小。
2022-10-01 cond-mat.soft
Statistics of polymer adsorption under shear flow
利用非平衡布朗动力学的计算机模拟方法，研究了高分子链在三种不同剪切环境下的稳态统计特性：i）本体（无壁）中的线性剪切流，ii）垂直于吸附壁的剪切涡，iii）垂直于吸附壁的剪切梯度。链端到端的距离和它的取向角的统计分布计算在我们的单体分辨的计算机模拟。在很宽的剪切速率范围内，这种分布可以映射到一个简单的理论有限可延伸的非线性弹性哑铃模型与拟合各向异性的有效弹性常数。尾部的角分布函数是一致的缩放预测借用散装哑铃模型。最后，特征周期性翻滚运动的频率也通过模拟进行了研究，并发现与三种设置的剪切速率呈次线性关系，这扩展了早期在实验和模拟中对自由和束缚的聚合物分子进行无吸附的结果。
2009-10-09 cond-mat.soft
Reentrant transition in the shear viscosity of dilute rigid rod dispersions
本文用最近发展起来的颗粒分散体直接数值模拟方法研究了刚性杆稀分散体的特性粘数。在Peclet数${\rm Pe}=150$附近，成功地再现了从剪切稀化到第二牛顿体系的再入转变，这与我们理论预测的${\rm Pe}=143$相一致，在该数值下，旋转杆的旋转运动发生了从布朗行为到非布朗行为的动力学交叉.在我们的模拟中观察到的粘度下冲达到第二牛顿政权之前。这些行为背后的物理机制进行了详细的分析。
2011-02-17 cond-mat.soft
MIPS is a Maxwell fluid with an extended and non-monotonic crossover
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）；The University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）
本文研究活性胶体悬浮液在MIPS状态下的流变学，发现其表现为粘弹性Maxwell流体且模量交叉点随活性呈非单调变化，揭示了活性力与非平衡相对力学性质的影响。
2025-11-07 cond-mat.soft
Dynamics of fibers in a wide microchannel
本文用流体多极数值程序研究了单根柔性非布朗纤维在两个平行固体平面壁之间的Poietille流中翻滚的动力学，该程序基于Stokes方程的多极展开式，并作了润滑修正。它示出，对于宽范围的系统参数，朝向通道的中间平面的迁移率增加的纤维，这是更接近于一个壁，或更灵活（不太硬），或更长。朝向通道中心的较快运动伴随着沿流动的较慢平移和较大的纤维变形。
2011-10-06 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Probing the spatiotemporal dynamics of catalytic Janus particles with single-particle tracking and differential dynamic microscopy
我们展示了微分动态显微镜和粒子跟踪的时空行为的表征活性Janus胶体的中间散射函数（ISF）。我们提供了一个分析解决方案的ISF的范例主动布朗粒子模型，并找到惊人的协议与实验结果从最小的长度尺度，其中平移扩散和自推进占主导地位，最大的，探测有效扩散由于旋转布朗运动。在中等长度尺度下，特征振荡解决了定向运动与取向弛豫之间的交叉，并使我们能够区分主动布朗运动与其他重取向过程，例如，翻滚运动理论预测的直接比较可靠地产生粒子的旋转和平移扩散系数，其速度分布的平均值和宽度，以及这些参数的时间演变。
2018-08-21 cond-mat.soft
Crossover dynamics and non-Gaussian fluctuations in inertial active chains
Institute of Physics（印度物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立学院）；Department of Physics and Astrophysics, University of Delhi（德里大学物理与天体物理学系）
研究了一维链中具有谐波最近邻相互作用的惯性活性粒子动力学，揭示了持久性、相互作用和惯性时间尺度的相互作用，通过格林函数方法推导出均方位移和均方速度变化，揭示了球形、扩散和亚扩散区域的多重交叉，并提供了标度系数和交叉时间的解析表达。
2025-11-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Polar Ring Polymer in Shear Flow -- An Analytical Study
本文通过本征函数展开解析求解剪切流下含切向主动力的半柔性极性环聚合物，揭示其稳态同于被动环，但活性频率与剪切共同决定坦克履带式、弛豫主导及翻滚动力学转变。
2024-07-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Exact moments and re-entrant transitions in the inertial dynamics of active Brownian particles
本研究针对自由惯性活性布朗粒子的动力学问题，采用拉普拉斯变换得到任意维度下所有动力学矩的精确时间演化，揭示了惯性的影响及稳态速度分布的重入交叉行为，构建了相图且方法可推广至其他活性粒子体系。
2023-12-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Brownian Motion and Polymer Statistics on Certain Curved Manifolds
我们计算了概率分布函数G（R，L| R '，0）和均方端到端距离（R-R'）^2的关系。我们证明：表面曲率引起几何局部化区域;在短长度下，聚合物局部“平坦”，并且在所有情况下（R-R '）^2 = L 1;在大尺度下，（R-R'）^2对于球体是常数，对于圆柱体是线性的，对于环面达到不同的常数值。锥顶引起链在所有长度上的收缩（开度角和R '的函数）。导出了显式交叉公式。
1998-04-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Brownian motion in a single-relaxation viscoelastic fluid
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
该研究扩展了模拟单弛豫粘弹性流体的布朗动力学模型，分析并模拟了主动布朗粒子在粘弹性介质中的两类主导动力学 regime，与实验定量吻合，为相关研究提供了可控的粘弹性环境。
2026-08-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Strain-transport superposition in shear-thinning dense non-Brownian suspensions
Monash University（莫纳什大学）
研究揭示了稠密非布朗悬浮液中剪切稀化现象与应变控制的运输机制，发现非仿射速度波动是主导剪切驱动运输的核心动力学尺度。
2026-01-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Critical dynamics of ballistic and Brownian particles in a heterogeneous environment
研究了经典示踪粒子在随机、无序介质中局域化跃迁附近的动力学性质。对于服从牛顿和扩散运动的洛伦兹模型在微观尺度上，我们已经进行了大规模的计算机模拟，证明了在很长一段时间内的过渡附近的普遍性。描述从异常传输到扩散运动的交叉的标度函数被发现变化非常缓慢，并且在时间上跨越至少50年。为了提取尺度函数，必须考虑对尺度的主要普适修正。我们的研究结果表明，具有不同指数的表观幂律一般会发生，并主导实验可访问的时间窗口，只要覆盖十年的长度尺度的异质性。我们提取不同的长度尺度，量化的非高斯参数的空间异质性，并证实了我们的结果通过一个彻底的有限大小的分析。
2007-12-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flow-Induced Phase Separation for Active Brownian Particles in Four-Roll-Mill Flow
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海得拉巴分校）；Indian Institute of Technology Palakkad（印度理工学院帕拉克卡德分校）
研究四辊磨流中活性布朗粒子的集体动力学，发现流诱导相分离现象，揭示粒子在高密度下出现的暂态捕获和流引导聚集体现，提供对活动、拥挤与流耦合的新见解。
2026-03-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Non-Equilibrium Dynamics and First-Passage Properties of Stochastic Processes: From Brownian Motion to Active Particles
本文研究非平衡随机过程的动力学及第一通过性质，重点探讨活性粒子系统，推导出精确的平均第一通过时间表达式，并探讨随机重置与切换扩散模型的特性。
2025-08-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Brownian Motion with Directional Reversals
具有间歇性方向反转的主动布朗运动在一类细菌如{ \it黄色粘球菌}和{ \it恶臭假单胞菌}中是常见的。我们表明，对于这样的运动在二维中，存在的两个时间尺度设置的旋转扩散常数$D_R$和反转率$γ$引起四个不同的动力学制度：（I）$t\ll \min (γ^{-1}, D_R^{-1}),$（II）$γ^{-1}\ll t\ll D_R^{-1}$，（III）$D_R^{-1} \ll t \ll γ^{-1}$，和（IV）$t\gg \max (γ^{-1}$，$D_R^{-1})$，表现出不同的行为。我们通过分析计算位置分布和持久性指数来描述这些行为。位置分布示出了从短时间的强非扩散和各向异性行为经由中间状态（II）或（III）到扩散各向同性行为的交叉。在区域（II）中，我们证明了，沿与初始取向正交的方向的位置分布是具有非平凡标度函数$f(z)=(2π^3)^{-1/2}Γ(1/4+iz)Γ(1/4-iz)$的标度变量$z\propto x_{\perp}/t$的函数。此外，通过计算精确的首次通过时间分布，我们表明，一个新的持久性指数$α=1$出现由于在这个政权的方向反转。
2021-07-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Experimental observation of gapped shear waves and liquid-like to gas-like dynamical crossover in active granular matter
本文利用活性布朗振子实验观测了颗粒物质中的$k$-gap现象，发现类液相中存在随堆积分数减小而增大的横波带隙，气相中消失，将$k$-gap概念扩展至活性颗粒系统并揭示其与超临界流体的相似性。
2025-03-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universality of dilute solutions of ring polymers in the thermal crossover region between $θ$ and athermal solvents
由于其独特的拓扑结构没有链端，环状聚合物的稀溶液表现出不同于其线性链对应物的行为。它们的静态和动态特性的普遍性，作为溶剂质量的函数$z$在$θ$和非热溶剂之间的热交叉制度，在这里使用布朗动力学模拟研究。测定回转半径$R_g$与流体动力学半径$R_H$的通用比$U_{\text{RD}}$，并对线性和环状聚合物的回转半径的溶胀比$α_g$、流体动力学半径的溶胀比$α_H$和沿$x$ -轴的平均聚合物拉伸$X$的溶胀比$α_X$进行比较研究。比率$U_{\text{RD}}$稀环聚合物解决方案被发现渐近收敛到一个恒定的值为$z \to \infty$，这是一个主要的区别，从线性链的解决方案的行为，没有这样的渐近极限存在。此外，沿$x$ -轴的平均拉伸的流体动力学半径，$(X/R_H)$，被发现是独立的聚合物环的$z$，在线性聚合物的情况下，不同的比率。这些结果表明，在缩放的静态和动态性能的环和线性链的热交叉制度的根本区别。
2022-06-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of flexible fibers in confined shear flows at finite Reynolds numbers
本文扩展了FPD方法并结合LBM的MRT格式，数值研究了有限雷诺数下二维库埃特流中柔性纤维的动力学，发现弱受限和小雷诺数下存在三种翻滚轨道，且增加雷诺数或受限强度会阻碍纤维翻滚。
2023-02-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Brownian ratchet in a thermal bath driven by Coulomb friction
无偏波动的矫正，也被称为棘轮效应，通常是在统计非平衡条件下获得的。在这里，我们提出了一个新的棘轮机制，热浴征求随机旋转的非对称轮，这也是由于固体对固体接触库仑摩擦。数值模拟和分析计算表明，净漂移引起的摩擦。如果热浴被颗粒气体所取代，则众所周知的颗粒棘轮效应也会介入，在高碰撞率下成为主导。对于我们选择的车轮形状的颗粒效应的作用方向相反的摩擦引起的扭矩，导致在棘轮方向的反转，碰撞率的增加。我们已经实现了一个新的颗粒棘轮实验，其中观察到这些棘轮效应，以及在它们的交叉处预测的反转。我们的发现为在平衡流体中实现纯粹基于纳米摩擦的微米和亚微米布朗马达铺平了道路。
2013-01-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase transitions in single macromolecules: loop-stretch transition versus loop adsorption transition in end-grafted polymer chains
我们使用布朗动力学模拟和分析理论来比较两种突出类型的单分子跃迁。一个是由吸引参数$\varepsilon$驱动的环（具有两个末端结合到吸引基底的链）的吸附转变，另一个是由施加到自由末端的外部末端力$F$驱动的一端连接到排斥基底的链中的环拉伸转变。具体地说，我们比较了跃迁的相应序参数的行为，即，在吸附转变的情况下的表面接触的平均数，和在环拉伸转变的情况下的链端的平均位置。在转变点附近，不同长度$N$链的静态和动态行为分别用标度参数$(\varepsilon - \varepsilon^*) N^ϕ$（吸附转变）和$(F-F^*) N^ν$（环-拉伸转变）的标度方程很好地描述，其中$ϕ$是吸附转变的交叉指数，$ν$是Flory指数.我们发现，环路拉伸和环路吸附过渡提供了一个特殊的机会，构建明确的解析表达式的交叉功能，完美地描述所有的静态性能的模拟结果在有限尺寸标度制度。显式交叉函数的基础上的分析形式的序参数分布在各自的过渡点的Ancestor。在平衡静态行为的密切相似性，在两个过渡的动态松弛显示出质的差异，特别是在强有序的制度。
2018-03-02 cond-mat.soft
Oscillatory Active Brownian Motion: A Minimal Model for Sperm Dynamics
School of Biomedical and Chemical Engineering, Colorado State University（科罗拉多州立大学生物医学与化学工程学院）；Instituto de Biología y Medicina Experimental (IBYME-CONICET)（实验生物学与医学研究所 (IBYME-CONICET)）
研究针对标准活性布朗运动未考虑精子内在振荡的问题，提出振荡活性布朗运动模型，给出相关可观测量解析表达式及核心预测，利用人类精子轨迹推断参数，能定量再现精子轨迹和动力学，为描述精子运动性提供框架。
2026-08-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Long time position distribution of an active Brownian particle in two dimensions
研究了具有速度$v_0$和旋转扩散常数$D_R$的二维单个活性布朗粒子的晚期动力学。我们表明，在晚些时候$t\gg D_R^{-1}$，而在$x$-$y$平面的位置概率分布$P(x,y,t)$接近高斯形式的峰值附近描述的典型扩散波动，它有非高斯尾部描述非典型罕见的波动时，$\sqrt{x^2+y^2}\sim v_0 t$。在这种情况下，该分布允许一个大的偏差形式，$P(x,y,t) \sim \exp\left[-t\, D_R\, Φ\left(\sqrt{x^2+y^2}/(v_0 t)\right)\right]$，其中我们计算率函数$Φ(z)$解析，也数值上使用的重要性抽样方法。我们表明，率函数$Φ(z)$，编码罕见的波动，仍然进行跟踪活动，即使在晚些时候。另一种检测晚期活动的方法是使活动粒子受到外部谐波势的影响。在这种情况下，我们表明，固定分布$P_\text{stat}(x,y)$明确地依赖于活动参数$D_R^{-1}$和经历的交叉，$D_R$增加，从一个环形的强主动限制（$D_R\to 0$）的高斯形状的强被动限制$(D_R\to \infty)$。
2019-09-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Molecular weight effects on chain pull-out fracture of reinforced polymeric interfaces
利用布朗动力学，我们模拟了两嵌段连接链增强的聚合物界面的断裂。我们发现，对于短链的界面断裂韧性线性依赖于连接器链的聚合度$N$，而对于较长的链的依赖性成为$N^{3/2}$。基于初始链配置的几何形状，我们提出了一个缩放参数，占短链和长链的限制和它们之间的交叉。
1999-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-propulsion with speed and orientation fluctuation: exact computation of moments and dynamical bistabilities in displacement
本研究针对d维主动布朗粒子的持续随机运动，通过Fokker-Planck方程拉普拉斯变换得到位移矩精确解，揭示了速度涨落与运动持续性共同调控的多阶段动力学转变及二维位移分布的双峰双转变特征。
2021-12-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Dynamics of flexible filaments in oscillatory shear flows
柔性纤维和粘性流之间的流体-结构相互作用在各种生物现象、医学问题和工业过程中起着至关重要的作用。特别令人感兴趣的是在随时间变化的流动中自由输送的颗粒的情况。本研究结合微流控实验、数值模拟和理论模型，阐明了振荡剪切流作用下肌动蛋白丝的动力学和形态学。我们的工作表明，在稳定的剪切流，其中小的取向波动从流动对齐状态启动翻滚和变形，周期性的流动逆转允许长丝在每个周期的开始探索许多不同的配置。半周期振荡期间的暗条运动的调查突出了紧急动力学的初始暗条取向的关键作用。这种强烈的方向和变形之间的耦合导致新的变形制度和新的高阶屈曲模式不存在于稳定的剪切流。我们的分析的主要结果是抑制的屈曲不稳定性的振荡频率和初始细丝取向的某些组合的可能性，即使在非常强的流动。我们解释这种不寻常的行为，通过弱非线性朗道理论的屈曲，在该理论中，我们把长丝作为不可扩展的布朗欧拉-伯努利杆的流体动力学描述的本地细长体理论。
2022-05-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Conformations, Transverse Fluctuations and Crossover Dynamics of a Semi-Flexible Chain in Two Dimensions
本文给出了半柔性链单体在好溶剂条件下自由排液极限下动力学的统一标度描述。我们考虑的情况下，轮廓长度$L$是可比的持久性长度$\ell_p$和$L\gg \ell_p$的情况。我们的理论捕捉到的刚性链的特点是$t^{3/4}$依赖的单体的均方位移（MSD）的早期单体动力学，但预测的第一个交叉到劳斯政权的$t^{2ν/{1+2ν}}$的$τ_1 \sim \ell_p^3$，和第二个交叉到纯扩散动力学的整个链在$τ_2 \sim L^{5/2}$。我们证实了这种标度描述的预测，通过研究从我们的布朗动力学（BD）模拟研究获得的一个大的选择链长度的单体数N = 16 - 2048和持久长度$\ell_p = 1 - 500$ Lennard-Jones（LJ）单位的链长度的良好溶剂条件下的半柔性链的稀溶液的单体动力学。这些BD模拟结果从$\langle R_N^2 \rangle/2L \ell_p \sim L/\ell_p$的曲线的斜率进一步证实了对于2d溶胀链不存在高斯区域，$\langle R_N^2 \rangle/2L \ell_p \sim L/\ell_p$在$L/\ell_p \sim 1$周围从$\left(L/\ell_p \right) \rightarrow \left(L/\ell_p \right)^{0.5} $突然改变，还表现在键自相关函数的幂律衰减中，从…
2014-06-02 cond-mat.soft physics.bio-ph
Thermally Fluctuating, Semiflexible Sheets in Simple Shear Flow
我们进行布朗动力学模拟半柔性胶体片与流体动力学相互作用和剪切流中的热波动。作为一个函数的弯曲刚度比剪切能量（无量纲量，我们表示$S$）和弯曲刚度比热能，我们观察到一个动态的过渡，从随机翻转到起皱和连续翻滚。这种动力学的转变是扩大了热波动，并在它发生的$S$的值是一致的混沌动力学发现的非热片的发病。不同的动态构象的流变性能，如粘度和法向应力差的影响也被量化。也就是说，在稀分散体的片材的粘度被发现，以减少与增加剪切速率（剪切变稀），直到动态起皱过渡，在这一点上，它再次增加（剪切增稠），和非零的第一法向应力差被发现，表现出局部最大值相对于温度在大$S$（小剪切速率）。这些结果揭示了分散在流体中的波动二维材料的动力学行为，并应为相关溶液处理方法的设计提供重要信息。
2021-10-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Size, shape and diffusivity of a single Debye-Hückel polyelectrolyte chain in solution
用布朗动力学方法模拟了一个粗粒珠-弹簧链模型，在低聚合物浓度的限制下，利用珠与珠之间的Debye-Hückel静电相互作用，确定了溶液中弱电荷珠链的均方根端到端矢量、回转半径和各种形状函数（定义为回转半径张量的特征值）.长时间的扩散率计算从链的质量中心的均方位移，考虑到通过纳入Rotne-Prager-Yamakawa张量的流体动力学相互作用。根据OSFKK斑点标度理论（R. Everaers，A. Milchev，and V. Yamakov，Eur. Phys.J.E8，3（2002）），其预测所有溶液性质仅由两个标度变量--静电团的数目$X$和约化德拜屏蔽长度$Y$--确定。我们确定了三个广泛的制度，理想的链制度，在小值的$Y$，滴极制度，在大值的$Y$，和交叉制度，在中间值的$Y$，其中的平均尺寸，形状和扩散率表现出特征行为。特别是，当模拟结果被重铸的斑点缩放变量，普遍的行为独立的珠弹簧链参数的选择，和斑点的数量$X$，观察到在理想的链制度，并在大部分的交叉制度，而存在的对数校正的斑点极点制度导致非普遍的行为。
2015-08-01 cond-mat.soft
Flexible fibers in shear flow approach attracting periodic solutions
在没有惯性的情况下，对剪切流中单个非布朗柔性纤维的三维动力学进行了数值计算。广泛的比率A的弯曲水动力和数百个初始配置被认为是。我们表明，在剪切流中的柔性纤维表现出更复杂的演变模式比在拉伸流的情况下，当A超过连续的阈值时，观察到的特征形状的高阶模式的过渡。在剪切流中，我们确定存在一个吸引稳定的配置和不同的吸引周期性运动，分别接近长期滚动，翻滚和蜿蜒的动力学模式。我们证明了第一和第二模式的最后阶段是有效的杰弗里轨道，与常数参数C替换为指数函数，要么衰减或增加的时间，分别对应于系统漂移的轨迹。在C趋于零时，纤维与涡度方向对齐，在C趋于无穷大时，纤维在剪切平面内周期性地翻滚。对于中等的A值，存在三维曲折周期运动，其对应于中等的C值。瞬态，接近周期性振荡也检测到在第一阶段的模式。
2019-11-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics and Rheology of Ring-Linear Blend Semidilute Solutions in Extensional Flow: Modeling and Molecular Simulations
我们使用布朗动力学（BD）模拟和单分子实验研究的拓扑约束和流体动力学相互作用的影响，在重叠浓度的环状线性聚合物共混物的解决方案的动力学和流变学。我们发现模拟和实验之间的协议，在溶液共混物中的环表现出大的构象波动，包括在启动的流动和翻滚和坦克踩踏在稳态的延伸过冲。环状聚合物的波动随着线性聚合物的共混分数的增加而增加，并且在环状Weissenberg数$\textrm{Wi}_R \approx 1.5$处达到峰值。与此相反，线性和环状聚合物在纯溶液中显示出在临界线圈拉伸Weissenberg数$\textrm{Wi} = 0.5$波动的峰值。BD模拟表明，在启动的流动的延伸超调是由于流动引起的分子间的环状线性聚合物钩，而在稳态的波动主要是由分子间的流体动力学相互作用（HI）。这是支持模拟的双分散线性聚合物溶液共混物，这表明类似的趋势，在环和线性聚合物之间的构象动力学与匹配的轮廓长度。与BD模拟相比，单分子实验定量地显示出更大的波动，这可能是因为实验是在具有更强拓扑约束的更高分子量聚合物上进行的。为此，我们已经提前了解的拓扑相互作用和分子间HI半稀环线性聚合物共混物溶液的动力学的影响。
2021-04-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Loopy Lévy flights enhance tracer diffusion in active suspensions
布朗运动作为平衡介质中扩散的典型模型被广泛应用于物理、化学和生物科学。然而，许多现实世界中的系统，特别是生物系统，本质上是不平衡的，这是由于其机械和动力学特征下的能量耗散活动过程。被动示踪剂在原型活性介质（例如活性胶体或游动微生物的悬浮液）中的扩散过程确实与布朗运动显著不同，表现为扩散系数大大增强、位移统计的非高斯尾部以及从非高斯到高斯标度的交叉现象。虽然这些特征在实验中被广泛观察到，但迄今为止还没有全面的理论来解释它们是如何从微观动态中出现的。在这里，我们提出了一个理论框架的增强示踪剂在活性介质中的扩散从其微观动力学粗粒化的示踪剂和活性粒子之间的流体动力学相互作用作为一个随机过程。示踪剂示出遵循非马尔可夫有色泊松过程，定量占所有的经验观测。该理论预测，特别是一个长寿的列维飞行制度的示踪剂运动与两个不同的幂律指数之间的非单调交叉。这种状态的持续时间可以通过游泳者密度来调整，因此表明游泳微生物的最佳觅食策略可能关键取决于密度，以利用营养物质的Lévy飞行。我们的框架提供了第一次验证著名的Lévy飞行模型从物理微观动力学。
2019-06-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Morphological transitions of elastic filaments in shear flow
粘性流中弹性细丝的形态动力学、不稳定性和转变是从鞭毛推进到细胞内流动的大量生物物理过程的基础，也是解读许多复杂流体和软材料流变行为的关键。在这里，我们结合实验和计算建模来阐明在一个简单的剪切流的弹性布朗细丝的动力学制度和形态转变。肌动蛋白丝作为一个实验模型系统和它们的构象进行了研究，通过荧光显微镜在微流控通道。模拟匹配的实验条件下，也进行了使用不可扩展的欧拉-伯努利梁理论和非本地细长体流体动力学的存在下的热波动，并同意定量与观测。我们证明，在这个系统中的长丝动力学主要是由一个无量纲的弹性-粘性数比较粘性阻力弹性弯曲力，热波动只起次要作用。而短的和刚性的长丝执行准周期翻滚运动，屈曲不稳定性以上的临界流动强度出现。第二个过渡到强烈变形的形状发生在一个更大的值的弹性粘性数，其特征在于出现局部高曲率弯曲，传播沿长丝在明显的“蛇形”运动。一个理论模型，迄今尚未探索的蛇形发病准确地预测过渡，并解释了观察到的动态。对于第一次，我们提出了一个完整的表征的长丝形态和过渡的弹性粘性数和缩放的持久性长度的函数，并表现出良好的理论，实验和模拟之间的协议。
2018-11-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Single-file dynamics of colloids in circular channels: time scales, scaling laws and their universality
在胶体系统中，布朗运动来自与溶质和溶剂组分的特征动力学相关的时间和长度尺度的大量分离。这种尺度的分离在胶体动力学中产生了几个时间机制，当与粒子之间的相互作用、约束条件和状态变量（如密度和温度）的影响相结合时。一些例子是在二维和三维开放系统中的短时间和长时间制度，以及沿直线的单列动力学中观察到的扩散和亚扩散制度。这项工作研究的方式，其中一个限制几何诱导新的时间尺度。我们报告的动态相互作用的胶体粒子沿一个圆圈移动相结合的启发式理论分析所涉及的尺度，布朗动力学计算机模拟，和视频显微镜实验与顺磁性胶体局限于光刻圆形通道进行外部磁场。该系统显示四个时间制度，在这个顺序：一维自由扩散，单文件子扩散，自由集群旋转扩散，和预期的饱和度，由于限制。我们还报告的均方角位移和交叉时间从缩放参数，准确地再现实验和模拟的解析表达式。我们的通用方法可用于预测许多其他受限物理系统的长时间动态。
2021-06-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spatio-temporal fluctuations in the passive and active Riesz gas on the circle
该研究针对圆周上的被动与主动Riesz气体，在弱噪声、大粒子数固定密度下推导了时空关联、间隙统计等的精确表达式与特征指数，分析了不同相互作用程、时间尺度下的扩散行为，并将方法推广到简谐阱中的主动相关模型。
2024-11-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
Scaling relations between viscosity and diffusivity in shear-thickening suspensions
本文通过数值模拟研究了二维简单剪切流中摩擦性非布朗球的流动与扩散行为，提出了粘度与扩散率在无摩擦和摩擦状态下基于集体运动长度尺度的标度关系，并验证了该幂律对粒间摩擦和系统尺寸不敏感。
2023-05-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
