Active microrheology of fluids with orientational order
本文研究了在破缺旋转对称性流体中受驱动球形胶体粒子的动力学，发现当外力不平行或垂直于取向序时，胶体速度与外力方向不一致，产生各向异性阻力张量，并以向列型液晶为例给出解析表达式。
2024-03-21 cond-mat.soft
Critical force in active microrheology
像胶体玻璃这样的软固体表现出屈服应力，高于该屈服应力，系统开始流动。微观流变学中的微观类比是示踪粒子在超过阈值的外力作用下在玻璃态基质中的离域。我们根据相应的模式耦合理论方程的分叉分析来描述这种离域转变。一个示意性的模型，首先，允许分析的进展，和完整的物理模型进行了数值研究。该分析产生了一个连续的A型过渡与临界幂律衰减的探针关联函数的指数$-1/2$。为了与有限持续时间的模拟进行比较，进行了有限时间分析，这对于不太小的波矢量产生了合理的结果。Langevin动力学模拟验证了理论预测的结果。对于小波矢量，我们发现异常行为的探头位置关联函数，这可以追溯到一个波矢量发散的临界振幅。此外，我们提出并测试了三种方法来提取临界力的实验数据，这提供了相同的值的临界力时，适用于有限时间的理论或模拟。
2019-10-22 cond-mat.soft
Probability densities of a forced probe particle in glass: results from mode coupling theory and simulations of active microrheology
我们研究了当一个强的外力施加到探针上时，探针粒子在玻璃中的位移（主动非线性微流变学）。模式耦合理论内的计算硬球的玻璃和朗之万和布朗动力学模拟相比。在不太强的力下，探针保持被捕获，探针密度分布变得各向异性。它向力的方向移动，在该方向上发展出增强的尾部（由正偏度表示），并且沿着力的方向和垂直于力的方向表现出不同的变化。一个简单的模型的谐波捕获探针合理化的低力的限制，与强大的应变软化设置在几个热能每粒子半径的顺序的力量。
2012-07-06 cond-mat.soft
Nonlinear microrheology with time-dependent forces -- Application to recoils in viscoelastic fluids
本文将模耦合理论推广至含时力情形，结合朗之万模拟研究粘弹性流体中示踪胶体在关断力后的回弹行为，发现回弹幅度随力呈非单调变化，并验证了线性响应近似。
2024-04-29 cond-mat.soft
Microrheology of active suspensions
该研究通过类推进器型微型游泳者的直接流体动力学模拟，揭示活性悬浮液中探针因前后流体动力学不对称而产生显著净驱动力与摩擦降低的微观流变机制。
2023-12-17 cond-mat.soft
Active microrheology to determine viscoelastic parameters of Stokes-Oldroyd B fluids using optical tweezers
我们使用主动微观流变学来确定线性粘弹性流体的频率依赖性模量的聚合物的时间常数（$λ$），和聚合物（$μ_p$）和溶剂粘度（$μ_s$），分别。我们测量这些参数的响应函数的光学捕获的布朗探针在流体中的外部扰动下，并在不同的稀释度的流体中的粘弹性成分。这是对粘弹性Stokes-Oldroyd B流体中的本体微观流变学测量的改进，所述本体微观流变学测量确定流体的复弹性模量$G(ω)$，但是，不单独地揭示聚合物链和复杂流体的牛顿溶剂的特性。在最近的工作[保罗\textit{et al} .，2018年J.物理。康登斯。物质\textbf{30} 345101]，我们线性化了Stokes-Oldroyd B流体模型，从而明确地用（$μ_p$）和（$μ_s$）表示频率相关模量，我们现在将其扩展到解释施加到探针粒子的外部正弦力。我们测量$λ$，$μ_p$，和$μ_s$实验，并与现有的$λ$值在文献中相同的液体在一些稀释水平，并获得良好的协议。此外，我们使用这些参数来计算流体的复弹性模量再次在某些稀释度和验证成功与现有的数据。这建立了我们的方法作为一种替代方法，在复杂流体的主动微观流变学，应该揭示有关这种流体的组成的信息，在显着更详细和高信噪比。
2018-11-03 cond-mat.soft
Bayesian inference in active microrheology with wall and particle-particle interactions
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
该研究提出一个贝叶斯框架，在主动微流变学中建模壁面与粒子间流体动力学相互作用，显著提升参数推断精度，并支持联合识别壁距、检验线性模型及区分模量空间变化。
2026-09-15 cond-mat.soft
Bulk rheology and microrheology of active fluids
我们模拟宏观剪切实验中的活性向列相，并将它们与微观流变学模拟，其中一个球形探针粒子被拖过一个活跃的流体。在这两种情况下，我们定义了一个有效粘度：在整体剪切模拟的情况下，这是剪切应力和剪切速率之间的比率，而在微观流变学的情况下，它涉及摩擦系数和粒度之间的比率。我们表明，这种有效的粘度，而不是仅仅是一个属性的活性流体，是由选择的方式来测量它的影响，并强烈依赖于细节，如锚定条件在探针表面和系统的大小和探针颗粒的大小。
2012-11-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Correlating microscopic viscoelasticity and structure of an aging colloidal gel using active microrheology and cryogenic scanning electron microscopy
光镊（Optical Tweezers，OTs）可以探测作用在介质中的胶体粒子上的皮牛顿力，并已成功地用于研究具有内部结构的复杂系统。随着颗粒之间的静电相互作用在物理老化过程中逐渐演变，水性介质中的锂皂石粘土颗粒随时间自组装以形成微观网络。我们调查的强制运动的光学捕获的微米大小的胶体探针颗粒，悬浮在老化的锂皂石悬浮液，作为基础的锂皂石微观结构逐渐发展。我们基于OT的振荡活性微观流变学实验使我们能够研究浓度范围为2.5%w/v至3.0%w/v的老化含水粘土悬浮液中不断变化的微观结构的机械响应，并在90分钟至150分钟之间的几个老化时间。我们重复这样的振荡测量的范围内的胶体探针粒径和调查的老化悬浮液的微观流变学的探针尺寸的影响。使用低温场发射扫描电子显微镜（cryo-FESEM），我们检查的平均孔隙面积的Laponite悬浮液微观结构的各种样品浓度和老化时间。通过结合我们的OT和低温FESEM数据，我们在这里报告的第一次，尽我们所知，交叉模量和平均孔径的老化悬浮液微结构的不同悬浮液浓度和探针粒径在这里研究的负相关性。
2023-03-13 cond-mat.soft
Active and passive microrheology with large tracers in hard colloids
本研究通过朗之万动力学模拟和模式耦合理论（MCT）探讨了准硬胶体球浴中大示踪粒子的主动与被动微流变学，发现两者可通过线性响应理论关联，并揭示了示踪粒子扩散机制及浴中速度场衰减规律。
2023-07-29 cond-mat.soft
Linear and nonlinear active microrheology of viscous, viscoelastic, and elastic media: A fluid particle dynamics approach
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg（马格德堡奥托·冯·格里克大学）
本研究扩展流体粒子动力学方法至黏弹性和弹性介质，研究主动微流变中探针粒子的线性和非线性响应，发现非线性效应导致粒子漂移，与实验设置相符。
2026-09-23 cond-mat.soft
Time-dependent active microrheology in dilute colloidal suspensions
在微流变学装置中，浸入复杂流体中的单个探针颗粒暴露于强外力，驱动系统脱离平衡。在这里，我们阐述了分析的时间依赖性的响应的探针粒子在布朗粒子的稀悬浮液中的一个大的步进力，确切地在第一顺序的浴粒子的密度。对于任意小的驱动，与时间相关的漂移速度以指数方式快速接近其稳态值，这与编码在速度自相关函数的长时间尾部中的线性响应的幂律预测形成鲜明对比。我们表明，定态行为依赖于非解析的驱动力，并连接这种行为的持久相关性的平衡态。我们认为，这种关系一般成立。此外，我们阐述了在力的方向上的波动显示瞬态超扩散行为。
2021-08-05 cond-mat.soft
Swimmer-microrheology
本文讨论了粘弹性介质中三球微游动体的运动，提出了一种新型的主动微流变学。我们推导出一个连接平均游泳速度和周围介质的频率依赖性粘度的关系。在这种关系中，粘性的贡献，可以存在只有当时间反演对称性被打破，而弹性的贡献是目前只有当结构对称性的游泳者被打破。珀塞尔扇贝定理打破了一个三球游泳者在粘弹性介质。
2017-02-28 cond-mat.soft
Connecting active and passive microrheology in living cells
我们使用一个模型的基础上分数朗之万方程与外部噪声来描述在活细胞的微观流变学实验中观察到的异常动力学。该模型再现了亚扩散的短时间和超扩散的长时间行为。我们发现，前者反映了细胞的平衡性质，而后者是由于非平衡外部噪声。这允许从被动测量获得的瞬态行为推断出主动测量下系统的输运性质，将主动和被动微观流变学之间的联系扩展到非平衡状态。主动和被动的结果可以通过一个广义的斯托克斯-爱因斯坦关系的基础上的有效的时间依赖性的温度，这可以确定从瞬态被动行为。为了重现实验数据，我们进一步发现，描述细胞的活性成分的外部噪声必须是非平稳的。我们建立，后者导致随时间变化的噪声谱密度。
2013-07-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonlinear microrheology of dense colloidal suspensions: a mode-coupling theory
本文提出了一种强强迫探针粒子在稠密胶体悬浮液中运动的模式耦合理论。起始点是$N$浴和单个探针粒子的Smoluchowski方程。探针在强的恒定且均匀的外力$\Fex$的影响下进行布朗运动。它被浸没在（不同的）粒子的致密均匀浴中，这些粒子也进行布朗运动。流体和玻璃态被认为是溶剂流动的影响被忽略。基于形式上精确的广义Green-Kubo关系，模式耦合近似进行，并通过应用瞬态方法的集成。得到了稠密流体中探针粒子和玻璃中（去）定域探针的非线性速度-力关系的第一性原理理论。它扩展了模式耦合理论的玻璃化转变，强烈强迫示踪剂运动，并描述了积极的微观流变学实验。确定了需要克服的力阈值，以在玻璃中将探针颗粒自由拉出。对于硬球粒子模型，数值求解了阈值力和局域探针几率密度的微观方程。忽略的空间结构的理论，一个示意性的模型推导出包含两种类型的分叉，玻璃化转变和力诱导的离域，并允许解析和数值解。我们讨论了它的相图，强迫效应对含时关联函数的影响，以及摩擦增量。该模型已成功地应用于胶体硬球系统的模拟和实验[I]。Gazuz et.例如，物理修订信函102，248302（2009）]，而我们提供了关于其衍生和一般性质的详细信息。
2013-02-25 cond-mat.soft
Microrheology of colloidal suspensions via Dynamic Monte Carlo simulations
了解胶体悬浮液的流变性对于制定广泛的行业相关产品至关重要。为了解释这些软材料的粘弹性行为，人们可以分析胶体示踪剂通过宿主流体扩散并产生局部变形和应力的微观动力学。这种技术被称为微观流变学，它将流体的整体流变学与颗粒尺度的微观动力学联系起来。如果示踪剂受到外力的作用，而不是自由扩散，则称为活性微流变。受微观流变学在提供胶体玻璃、活性物质或生物体系等复杂系统局部结构信息方面的影响，我们将动态蒙特卡罗（DMC）技术扩展到研究胶体中的活性微观流变学。原来的DMC框架，能够准确地描述在平衡状态下的胶体的布朗动力学，在这里重新考虑和扩展到描述的外力拉示踪剂嵌入在各向同性的胶体悬浮液在不同的密度的影响。为此，我们研究了球形示踪剂的动力学由一个恒定的外力拖动通过一个浴缸的球形和棒状粒子的可比大小。我们可以提取其有效摩擦系数的有价值的细节，在小的和大的外力值是恒定的，但在其他方面显示出非线性行为，表明力变薄制度的发生。我们的DMC模拟结果与过去的Langevin动力学模拟和理论工作的球形胶体浴在很好的定量协议。在各向同性相的棒状粒子的浴进行了研究，并显示一个例子，其中DMC是更方便比布朗或朗之万动力学，在这种情况下，在处理粒子旋转。
2021-07-20 cond-mat.soft
Active microrheology of colloidal suspensions of hard cuboids
通过动态蒙特卡罗模拟，我们研究了各向同性硬核胶体立方体悬浮液的微观流变学。特别是，我们推断这些流体的局部粘弹性行为，通过研究的探针球形颗粒，被纳入在主机相，并拖动由外力的动力学。这种技术，被称为主动微观流变学，允许人们在施加恒定的力时模拟软材料的微观响应，其强度跨越三个数量级。通过调整长方体的几何形状，从扁长到扁长以及系统密度，我们观察到不同的响应，通过测量探测粒子所感知的有效摩擦来量化。所得到的摩擦系数表现出线性政权的力量是弱得多，大于热力，而非线性，力变薄政权观察到在中间的力强度。
2022-09-01 cond-mat.soft physics.app-ph
Single-shot wideband active mircorheology using multiple-sinusoid modulated Optical Tweezers
我们采用多个正弦调制光镊测量线性粘弹性流体的频率依赖的流变参数超过五十年的频率在一个Single Shot，迄今没有实现单独使用主动微流变学。因此，我们在空间上调制嵌入在流体介质中的捕获的探针粒子与方波的组合-这是由定义的奇正弦谐波的叠加-和多个正弦波在宽带频率范围内的线性叠加，与调制信号的振幅，频率和相对相位的完全控制。对于后者，我们选择性地激发粒子在高频率的粒子响应是低的较大幅度，从而使宽带主动微流变学与大的信号噪声。这减轻了与传统的主动微流变学相关的主要问题-这是低带宽-并且还使我们的方法在信噪比方面更好，并且与被动微流变学相比更快。我们确定复杂的粘弹性参数的流体提取的相位响应（相对于输入激励）的探头从实验记录的时间序列数据的探头位移，并采用众所周知的理论相关性。我们通过研究不同浓度的线性粘弹性介质（聚丙烯酰胺-水溶液）来测试我们的方法的有效性，并发现测量的流体参数与已知文献值的良好一致性。
2021-03-06 cond-mat.soft
Wire active microrheology to differentiate viscoelastic liquids from soft solids
粘弹性液体的特征在于有限的静态粘度和零屈服应力，而软固体具有无限大的粘度和非零屈服应力。粘弹性材料的流变特性长期以来一直是一个挑战，它仍然是一个有争议的问题。在这里，我们提供了第一次屈服应力材料中的磁性线的线性粘弹性的本构方程，连同使用磁旋转光谱（MRS）的实验测量。与MRS，电线提交到一个旋转磁场作为频率的函数和电线的运动是通过延时显微镜监测。所研究的软固体是浓度高于凝胶化点的凝胶形成多糖水分散体（结冷胶）。据发现，软固体表现出清晰和独特的签名相比，粘性和粘弹性液体。特别地，线平均旋转速度在宽频率范围上等于零。我们还表明MRS技术是定量的。从金属丝的振动振幅，恢复的平衡弹性模量，并同意与聚合物动力学理论。
2016-10-15 cond-mat.soft
Hydrodynamic interactions in active colloidal crystal microrheology
在稠密的胶体中，通常认为流体动力学相互作用不起作用。然而，一个发现的理论量化往往是失踪。我们提出了计算机模拟的实验，其中一个大的胶体颗粒被拖动通过胶体晶体的动机。为了量化远程流体动力学的影响，我们模拟设置传统的朗之万动力学模拟和有限的流体动力学相互作用的改进方案。该方案显着改善了我们的结果，并允许表明，流体力学强烈影响缺陷的发展，晶体再生以及干扰行为。
2012-10-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Active microrheology of a bulk metallic glass
在凝聚态物理中，玻璃化转变仍然是一个不清楚的问题。研究玻璃的机械性能是具有挑战性的，因为任何可能导致剪切复原的全局变形都需要天文数字般的弛豫时间。此外，众所周知，玻璃是异质的，全局扰动不能探索局部机械/输运性质。然而，基于局部探针的研究，即微观流变学，可以克服这些问题。在这里，我们建立了一个块体金属玻璃的活性微观流变学：一个探针粒子驱动到主机介质玻璃。这是一种适合于实验研究的技术。我们表明，冷却后的微观摩擦表现出二阶相变，这揭示了在异质材料的摩擦的起源。此外，我们提供了不同的证据来证明探针粒子的微观动力学和主机介质玻璃的宏观性质之间存在着很强的关系。这些研究结果建立了活性微观流变学作为一种有前途的技术，用于调查的局部性质的大块金属玻璃。
2020-01-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active microrheology in corrugated channels
我们分析了动态的示踪粒子嵌入在浴缸中的硬球限制在一个通道的变化部分。通过布朗动力学模拟，我们施加一个恒定的力的示踪粒子，并讨论其流动性的依赖关系的相对大小的外力相对于熵的限制引起的力。一个简单的理论一维模型也来自，其中的贡献，从颗粒颗粒和颗粒壁的相互作用是从模拟没有外力。我们的研究结果表明，示踪剂的流动性受到约束的强烈影响。在力的方向上的示踪剂的速度有一个最大值接近颈部的通道，在协议的理论小的力量。当增加外力时，示踪剂被有效地限制在通道的中心部分，并且速度调制降低，这不能由理论再现。这种偏离标志着线性响应的有效性。令人惊讶的是，当通道截面不恒定时，与平面通道的情况相比，有效摩擦系数减小。的横向速度，这不能与我们的模型进行研究，以下定性的通道截面的导数，在协议以前的理论计算的示踪剂扩散平衡。
2018-10-12 cond-mat.soft
Active Microrheology of Networks Composed of Semiflexible Polymers. II. Theory and comparison with simulations
基于我们的计算机模拟（ArXiv cond-mat/0503573）的结果，我们开发了嵌入半柔性聚合物网络中的珠子运动的理论描述，并响应于施加的力。该理论揭示了渗透回复力的存在，它是由移动珠前的细丝堆积而产生的，最初是通过计算机模拟推导出来的。该理论预测，珠位移随着时间的变化类似于x ~ t = α，其中α =0.5在中间状态下，α =1在长时间状态下。预测了随浓度变化的柔量c^（-4/3），与实验结果一致。
2005-03-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Rheology and microrheology of deformable droplet suspensions
软胶体颗粒的稠密悬浮液显示出广泛的物理和流变性质，这些性质仍然远未被完全理解。为了阐明胶体流的变形能力的作用，我们采用计算机模拟来测量的表观粘度的可变表面张力的液滴系统进行压力驱动的流。我们确认，我们的悬浮液一般经历不连续的剪切稀化，并确定的发病的不连续性上的表面张力的依赖性。我们发现悬浮液的有效粘度主要由毛细管数决定。我们提出了积极的微观流变学模拟，其中一个单一的液滴被拖动通过悬浮液。这些也显示了一个动态的相变，类似于一个与不连续的剪切变稀在我们的解释。这种转变是由液滴速度与所施加的力之间的不连续性发出的信号。
2018-08-30 cond-mat.soft
Forced microrheology of active colloids
通过考虑保持浸没式等速胶体探针稳定运动所需的外力，研究了稀活性（自推进）胶体悬浮液的颗粒跟踪微观流变学。如果探针速度为零，悬浮液微结构是各向同性的，但由于它们的自推进，在接触时表现出活性浴颗粒的边界积聚。当探针移动通过悬浮液时，微结构从非平衡各向同性状态变形，这使我们能够使用斯托克斯阻力定律定义悬浮液的微粘度。对于一个缓慢的探头，我们表明，主动悬浮液表现出游泳变薄的行为，其中他们的微粘度逐渐降低，从被动悬浮液作为游泳速度的增加。当探针速度快时，悬浮液的活性被探针的快速平流所掩盖，并且所测量的微粘度与被动悬浮液的微粘度难以区分。一般来说，对于有限的活动，悬浮液表现出速度变稀的行为-虽然与零速度高原低于被动悬浮液-作为探头速度的函数。这些行为来源于悬浮活性和探针与浴粒子之间的硬球排斥体积相互作用之间的相互作用。
2022-08-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Active microrheology in corrugated channels: comparison of thermal and colloidal baths
胶体悬浮液在多孔材料中的动力学与在本体中的动力学有很大的不同。特别是，在多孔材料中，具有复杂形状的边界的存在使纵向和横向自由度纠缠在一起，从而导致悬浮液的传输与壁引起的密度不均匀性之间的耦合。模型多孔介质中的胶体悬浮液的特征在于通过主动微观流变学，其中净力施加在单个胶体（示踪粒子）上，然后研究其输运性质。利用主动微流变学提供的轨迹来确定局部输运系数。为了评估胶体-胶体相互作用的作用，我们将示踪剂嵌入胶体悬浮液中的情况与示踪剂悬浮在理想浴中的情况进行比较。结果表明，随着通道宽度的增大，摩擦系数增大，通道通过时间分布变宽。这些功能获得示踪剂悬浮在（热化）胶体浴以及理想的热浴的情况下。这些结果突出了运输限制的相关性，并显示出对胶体/热浴的轻度依赖。最后，我们合理化我们的数值结果与半解析模型。有趣的是，该模型的预测是定量可靠的温和的外力，从而提供了一个可靠的工具，预测跨多孔材料的传输。
2021-11-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Probing linear and nonlinear microrheology of viscoelastic fluids
粘弹性流体的体相流变特性在宏观剪切几何中得到了广泛的研究。然而，鲜为人知的是，当一个积极的显微探头被用来局部扰动他们远离线性响应制度。利用扫描光镊周期性地拖动胶体颗粒通过粘弹性流体，我们研究了它的线性和非线性微观流变响应。随着颗粒速度的增加，我们观察到从恒定粘度到变薄制度的过渡，其中探针上的阻力成为颗粒速度的非线性函数。我们证明，这种转变只取决于流体的平衡弛豫时间和驱动周期的比值。
2014-12-16 cond-mat.soft
Trapped-particle microrheology of active suspensions
在微观流变学中，复杂流体的局部流变特性（如粘弹性）可以从嵌入的胶体探针颗粒的自由或受迫运动中推断出来。胶体悬浮液的强制探针显微流变学的理论机器集中在恒定力（CF）或恒定速度（CV）的探针，而在实验中，无论是力还是运动学的探针是固定的。更重要的是，由于热力学不确定性关系，CF或CV的约束在有意义的量化探针的波动方面引入了困难。已知对于被捕获在谐振势阱中的布朗粒子，捕获力和粒子位置的标准偏差的乘积在$d$维中是$d k_BT$，其中$k_BT$是热能。结果，如果不允许力（位置）波动，则位置（力）波动变得无限大。为了允许测量的波动，在这项工作中，我们考虑一个微观流变模型，其中嵌入式探头被拖动沿移动的谐波电位，使其位置和陷阱力都允许波动。从控制$N$硬活性布朗粒子动力学的完整Smoluchowski方程出发，通过忽略稀释极限下粒子间的流体动力学相互作用，导出了描述探针与一浴粒子相互作用时动力学的成对Smoluchowski方程.由此，我们确定均值和方差（即，波动）的探针位置的对概率分布。然后，我们描述了系统的行为在弱和强陷阱的限制。通过采取适当的限制，我们表明我们的广义模型可以简化为已得到充分研究的CF或CV微观流变模型。
2022-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Active Microrheology of Networks Composed of Semiflexible Polymers I. Computer Simulation of Magnetic Tweezers
我们已经模拟了珠受到恒定的力，而嵌入在一个网络的半柔性聚合物，可以代表肌动蛋白丝的运动。我们发现珠位移服从幂律x ~ t^alfa。在以指数α =0.75为特征的初始阶段之后，我们发现α =0.5的新制度。在该区域中的响应在力方面是线性的，并且与聚合物浓度成比例，如c^（-1.4）。我们发现，聚合物堆积在前面的移动珠，而后面的聚合物密度降低。我们表明，抵抗珠运动的力是由于施加的聚合物上的珠的前半球的空间斥力。
2005-03-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
Out-of-equilibrium microrheology using optical tweezers to probe directional viscoelastic properties under shear
许多蠕虫状胶束系统由于剪切诱导排列而表现出明显的剪切稀化。由于胶束在系统中引入方向性而对齐，因此不再预期粘弹性质是各向同性的。基于光镊的主动微流变学技术使我们能够同时沿两个正交方向（平行于外加剪切力以及垂直于外加剪切力）探测蠕虫状胶束系统的非平衡流变性质。而捕获珠的位移响应于主动拖曳力携带常规剪切稀化的特征，其沿垂直方向的自发位置波动表现出正交剪切增稠，这是迄今未观察到的效果。
2010-10-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Microrheology in Active Matter Systems: Mobility, Intermittency and Avalanches
我们研究的流动性和速度波动的驱动粒子移动通过一个活性物质浴的自移动磁盘的密度或面积覆盖率和不同的活动。我们发现，驱动粒子的流动性可以表现出非单调的行为，这是与在活跃的媒体中出现的时空结构的不同变化。我们表明，探针粒子的速度分布表现出特定的功能，在不同的动态制度，并确定一个活动引起的均匀结晶，发生在中等活动水平，这是不同于先前观察到的较高的活动集群相。团簇相中的速度分布具有当探针粒子交替移动通过处于气态的高迁移率区域和处于密相的低迁移率区域时产生的电报噪声特性。对于更高的密度和大型活动，系统进入我们所描述的有源干扰状态。在这里，探测粒子的间歇性跳跃或雪崩，如何幂律分布的大小，观察到的非活动磁盘系统的雪崩分布附近的干扰过渡。
2015-02-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microrheology, stress fluctuations and active behavior of living cells
我们报告的第一次测量的内在应变波动的活细胞使用最近开发的示踪剂相关技术，以及解释这些数据在非均匀介质中的非热驱动的理论框架。涨落的空间和时间相关性表明，细胞骨架可以被视为一个粗粒连续体与幂律流变，驱动的空间随机应力张量场。结合最近的细胞流变学结果，我们的数据意味着，细胞内应力波动有一个近$1/ω^2$功率谱，作为一个缓慢发展的内部预应力连续预期。
2003-09-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft q-bio.CB
Bath-modes quantitatively capture the nonlinear microrheology of micellar solutions
ESPCI Paris, PSL Research University（巴黎物理化学学院，PSL研究大学）；Université Lyon 1, CNRS, ILM（里昂第一大学，法国国家科学研究中心，复杂系统研究所）；Universität Konstanz（康斯坦茨大学）；Georg-August Universität Göttingen（哥廷根大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；Université Lyon, ENSL, CNRS, Laboratoire de Physique（里昂大学，里昂高等师范学校，法国国家科学研究中心，物理实验室）
通过将探针耦合到少量高斯场模式，定量再现胶束溶液中主动微流变实验的非线性响应，并自然扩展到多探针系统。
2026-06-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Exact Nonlinear Active Microrheology in Diffusive Single-File Systems
Sorbonne Université, CNRS（索邦大学，法国国家科学研究中心）
该研究利用流体动力学系数、压力平衡表述和单文件对偶性，为一般扩散单文件系统建立了精确非线性响应理论，确定了位移系数和密度分布，并揭示了浴密度偶极矩与力无关的普适规律。
2026-09-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Microrheology, Hall Effect, and Jamming in Chiral Fluids
我们研究了探测粒子通过由圆形游动圆盘组成的手征流体的运动。我们发现，探针粒子在两个纵向方向上，平行于驱动力，并在横向方向上，垂直于驱动力，从而产生霍尔角。在恒定的驱动力下，我们发现，探测粒子的速度在纵向和横向上表现出非单调的行为作为一个功能的活动的圆游泳者。当手性盘的频率和探针粒子的运动之间发生共振时，霍尔角最大化。随着手征流体密度的增加，霍尔角逐渐减小，当系统进入堵塞状态时，霍尔角达到零。我们发现，干扰的发生取决于手性粒子的游泳频率，在低频率出现的流体状态和堵塞的固体发生在高频率。
2019-01-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thinning and thickening in active microrheology
当在多粒子系统中以固定速度拉动探针粒子时，探针的有效摩擦力（定义为平均拉力除以其速度$γ_{eff}:=\langle F_{ex}\rangle/u$）首先保持恒定（线性响应），然后减小（变薄），最后增加（变厚）。我们提出了一个三时间尺度的图片（TTSP）统一变薄和增厚的行为。TTSP的要点是，有三个不同的时间尺度浴粒子：扩散，阻尼，和单探针浴（P-B）的碰撞;占主导地位的时间尺度，这是由牵引速度控制，确定的行为探针的摩擦。我们通过Langevin动力学模拟证实了TTSP。微观上，我们发现，在计算有效摩擦力时，液滴速度的麦克斯韦分布在低雷诺数（Re）时有效，但在高Re时无效。可以根据在$T=0$极限下获得的增稠的微观机理来理解。基于TTSP，我们解释了一些早期文献中不同的减薄和增厚观测。
2015-04-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mechanics of heterogeneous fiber networks
Stanford University（斯坦福大学）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；The James Franck Institute, University of Chicago（芝加哥大学詹姆斯·弗兰克研究所）
研究利用主动流体组装并重构纤维网络，通过微米流变学和荧光成像揭示其mesoscale力学特性，发现主动应力调控网络结构和粘弹性响应。
2026-05-11 cond-mat.soft
Magnetic wire active microrheology of human respiratory mucus
粘液是由肺的气管支气管区域中的肺上皮分泌的粘弹性凝胶。纤毛的协同跳动将粘液向上移动到咽部，将吸入的病原体和颗粒从气道中清除。这种清除机制的功效主要取决于粘液的流变学性质。在这里，我们使用基于磁线的微观流变学研究从人支气管收集的人粘液的粘弹性。长度在5和80微米之间的线对旋转磁场的响应由光学延时显微镜监测，并使用流变学的本构方程（包括Maxwell和Kelvin-Voigt的本构方程）进行分析。静态剪切粘度和弹性模量可以从低频（0.003至30 rad s-1）测量中推断，从而评估粘蛋白网络松弛时间。这种弛豫时间被发现是广泛分布的，从一到几百秒。粘液被认为是一种粘弹性液体，其弹性模量为2.5 +/- 0.5 Pa，静态粘度为100 +/- 40 Pa s。我们的工作表明，除了由于微腔的流变学特性的既定空间变化之外，粘液表现出与粘蛋白网络的弛豫时间相关的二次不均匀性，这可能对其流动特性很重要。
2021-07-28 cond-mat.soft physics.bio-ph
Role of slip between a probe particle and a gel in microrheology
在微观流变学技术中，宏观流变学参数以及关于局部结构的信息是从微观探针颗粒在热或活动强迫下的行为推导出来的。微观流变学需要了解宏观参数与颗粒对位移的反应力之间的关系。我们调查这个响应函数的球形粒子使用的双流体模型，其中的凝胶是由一个聚合物网络耦合到周围的溶剂通过一个阻力。在忽略惯性效应的情况下，得到了网络体积分数小的极限响应函数的解析解。我们使用无滑移边界条件的溶剂在球的表面。在球体表面处的网络的边界条件是动摩擦定律，其中网络的切向应力与网络和球体的相对速度成比例。该边界条件包括无滑移和无摩擦边界条件作为限制。在远离球的地方，由于溶剂和网络之间的耦合，溶剂和网络之间没有相对运动。然而，不同的溶剂和网络的边界条件往往会产生不同的远场运动。我们发现，远场运动和球上的力控制的溶剂边界条件在高频和网络边界条件在低频。在低频下，网络的压缩也会影响球体上的力。我们发现的交叉频率的影响，滑动的球体过去的聚合物网络和压缩的凝胶变得重要。
2008-11-12 cond-mat.soft
Active microrheology of colloidal suspensions: simulation and microstructural theory
应用加速Stokesian动力学（ASD）模拟和微结构理论研究了主动微流变（MR）中硬球布朗悬浮液的结构和粘度，从接近平衡状态到远离平衡状态考虑了中等密度到稠密密度的悬浮液，该理论明确地考虑了主动MR中的多体流体动力学相互作用（HI），并与ASD进行了比较，考虑了探针在恒力（CF）和等速（CV）两种情况下的移动，利用探针周围胶体粒子的概率分布g（r），其计算为对Smoluchowski方程（SE）（0.2<θ <0.50）和描述探针上的外力与热力的比率的Peclet数（Pe）范围的解。ASD和理论的结果表明，在大Pe时，在移动探针后面形成耗尽浴粒子的尾流区，在CF条件下，尾流长度在Pe>>1时达到饱和，而在CV条件下尾流长度继续增长。这种行为上的差异与CF条件下探针运动中的色散有关，而CV运动没有色散。这种效应作为SE对中的力诱导流体动力学扩散通量纳入理论。我们还证明，尽管CF和CV的结构不同，但探针附近的g（r）由Pe设定，对于CF和CV，导致它们的粘度相似的值。使用该理论，结构各向异性和平衡附近的布朗粘度在CF和CV运动中被证明是定量相似的，这与稀释理论相反，稀释理论预测了CV中的扭曲和两倍大的布朗粘度，相对于CF。这种差异是由于与中等到致密区域的平衡结构相关的多体相互作用而产生的。
2015-09-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Active Microrheology and Dynamic Phases for Pattern Forming Systems with Competing Interactions
本文模拟竞争长程排斥与短程吸引粒子系统中的主动探针，揭示其弹性-塑性脱钉阈值、非单调速度响应及条纹边缘输运等动力学相。
2025-01-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active restructuring of cytoskeleton composites leads to increased mechanical stiffness, memory, and heterogeneity
复合细胞骨架包括半柔性肌动蛋白和刚性微管的相互作用网络，使用马达蛋白如肌球蛋白主动产生力和重构，以实现关键的机械过程，包括细胞运动和有丝分裂。然而，马达驱动的活动如何改变细胞骨架复合材料的力学仍然是一个开放的挑战。在这里，我们进行光镊微流变学肌动蛋白微管复合材料驱动的肌球蛋白II电机显示，电机活动增加了线性粘弹性和弹性存储的复合材料的主动重组紧密包装的细丝簇和束的网络。我们的非线性微流变学测量停止活动后几个小时进行的显示，电机收缩的结构是稳定的和强大的非线性强迫。非线性响应的独特特征包括增加的机械刚度、记忆和异质性，以及在电机驱动的重组之后抑制的细丝弯曲。我们的研究结果揭示了重要的新的光粘弹性和非平衡动力学之间的相互作用，在活性聚合物复合材料，如细胞骨架。
2022-05-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Active microrheology of Chaetopterus mucus determines three intrinsic lengthscales that govern material properties
我们的特征在于规模依赖的流变特性的粘液从Chaetopterus海洋蠕虫和确定的内在长度尺度控制不同的流变和结构制度。这种无处不在的滤食器产生的粘液起着许多作用，包括过滤，保护和捕获营养物质。清洁粘液提取的容易性加上与人类粘液流变学的相似性也使毛翅虫粘液成为阐明人类粘液力学的潜在模型系统。我们使用2-10微米的光学捕获微球探针，以诱导振荡应变并测量粘液应激反应。结果表明，粘弹性能高度依赖于应变尺度（l），并呈现出三种不同的区域：微观尺度：l_1<4 μ m，中尺度：l_2~4-10 μ m，宏观尺度：l_3>10 μ m。虽然l_1的粘液响应类似于水，表明探针很少接触粘液网，但l_2的响应明显更粘稠，且与探针大小无关，表明粘液表现为连续体。然而，这种主要是粘性的中尺度响应不同于很大程度上弹性的宏观粘液响应。只有l_3的响应模仿宏观弹性，刚性约束强烈抵抗微球位移。我们的研究结果表明，一个统一的网格模型的粘液与一个单一的长度尺度调制的交叉，从水一样的弹性是过于简单。相反，粘液响应作为一个分层网络与松散的微观网格控制力学l_2，再加上一个中尺度的刚性支架负责宏观凝胶状力学l_3以外。我们的研究结果为药物输送平台的设计提供了重要的新见解，防止病原体渗透，并提高粘液的过滤，涂层和清除能力。
2016-04-26 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.TO
Experimental study of out of equilibrium fluctuations in a colloidal suspension of Laponite using optical traps
本工作致力于研究老化胶体玻璃中微米级颗粒的位移涨落。我们解决的波动耗散定理（FDT）的有效性和粘弹性的时间演变过程中的粘土（Laponite RG）在胶体玻璃相的水悬浮液老化的问题。鉴于文献中报道的不同实验技术的相互矛盾的结果，我们的目标是使用\emph{simultaneously}被动和主动微观流变学技术来检查和调和它们。为此，我们测量了浸没在胶体玻璃中并被光镊捕获的微小布朗粒子的热涨落。我们发现，这两种微观流变学技术导致兼容的结果，即使在低频率和没有违反FDT观察。在跃迁过程中观察到了一些有趣的粒子统计特性和长时间关联的特征。
2008-12-07 cond-mat.soft
Anomalous diffusion in viscoelastic media with active force dipoles
本文利用“双流体模型”讨论了粘弹性介质中由主动力偶极子引起的反常扩散。主动力偶极子，如蛋白质和细菌，产生非热波动流，导致扩散的大幅增加。利用双流体模型的部分格林函数，我们首先得到了被动（热）两点关联函数，如相隔有限距离的两个点粒子之间的位移交叉关联函数。然后，我们计算主动（非热）的一点和两点的关联函数，由于主动力偶极子。力偶极的时间相关性被假定为以特征时间尺度指数衰减。我们发现，位移交叉关联函数的活性成分表现出各种交叉从超扩散到次扩散行为取决于特征时间尺度和粒子分离。我们的理论结果与微流变学技术在非平衡环境中检测波动密切相关。
2017-03-01 cond-mat.soft
Dynamics and rheology of 2D colloidal crystals with active anisotropic impurities
本研究设计了包含活性PS-Pt Janus粒子的二维胶体晶体模型，发现少量活性杂质的运动能驱动界面发生从类固态到类液态的相变，其局部扰动对整体粘弹性产生长程效应，为复杂流体界面系统提供了见解。
2023-11-23 cond-mat.soft
Dynamics of ellipsoidal tracers in swimming algal suspensions
被动示踪剂在活性流体中的扩散增强是活性流体的普遍特征，近年来得到了广泛的研究。与平衡复杂流体的微观流变学类似，不寻常的增强粒子动力学揭示了活性流体的内在性质。尽管如此，以前的研究表明，球形示踪剂的平移动力学是定性相似的，独立于活性粒子是推动者还是拉动者-活性流体的两个基本类别。是否有可能通过简单地对被动示踪剂的动态成像来区分推动者和拉动者？在这里，我们研究了孤立的椭球体在藻类C。reinhardtii悬浮液-一种puller-type活性流体的模型。结合我们以前关于E型推进器的结果，大肠杆菌悬浮液[Peng等人，物理修订版信函116，068303（2016）]，我们表明，不对称示踪剂的动力学显示出由于其旋转自由度而导致的推动器和拉动器的深刻差异。虽然实验室框架的平移和旋转的椭球体的增强在推和拉，类似于球形示踪剂，各向异性扩散的椭球体框架中显示出相反的趋势，在两类活性流体。当椭球体浸没在牵引器中时，其沿长轴的扩散最快，而在推进器中，其沿长轴的扩散最慢。这种显著的差异可以用一个简单的流体动力学模型来定性地解释。此外，我们的研究表明，藻类悬浮液的近场平流对椭球体的平移和旋转的影响表现出不同的范围和强度。我们的工作不仅提供了新的见解，普遍的组织原则的活性流体，但也是一个方便的工具，检测类活性粒子。
2016-10-05 cond-mat.soft
On the unsteady and lineal translation of a sphere through a viscoelastic fluid
本文用解析方法研究了由Johnson-Segalman和Giesekus模型描述的固体球形颗粒在粘弹性流体中的非定常线性平移。压力场、速度场以及粒子所受力的解在Weissenberg数中展开为幂级数。的动量平衡和本构方程的渐近求解一个稳定的平移粒子到二阶的粒子速度，并在频域中的压力和速度的重新缩放是用来与稳定的线性平移的解决方案，为非稳定的线性平移。在第三阶的粒子速度的不稳定力，然后计算通过应用洛伦兹互易定理，它表明，这种弱非线性的贡献力可以表示为一个Volterra级数的一部分。通过一系列的例子，它表明，截断表示的Volterra系列，它可以被操纵来描述的速度方面施加的力，是有用的分析特定的时间依赖性粒子运动。使用这种关系研究的两个例子是突然开始运动的粒子上的力和粒子对突然施加的稳定力的响应速度。此外，还计算了粒子被简谐势阱捕获后在流体中作直线运动时的弱非线性响应。这是一个模拟主动微观流变学实验，并可以用来解释弱非线性响应如何表现在主动微观流变学实验与球形探针。
2021-06-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Protocol to evaluate the viscoelastic response of a polymer suspension to an active agent via oscillatory shear rheometry
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海微系统信息技术研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；Universitat de Barcelona Institute of Complex Systems (UBICS)（巴塞罗那大学复杂系统研究所）
本文提出了一种通过振荡剪切流变仪评估活性剂对聚合物悬浮液黏弹性响应的协议，利用游泳行为与振荡板的对应关系，实现对黏弹性特性的量化分析。
2025-12-06 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Non-local fluctuation correlations in active gels
许多活性物质和生物系统被嵌入的试剂驱动远离平衡，这些试剂自发地产生力并扭曲周围的材料。探测和表征这些非热涨落对于理解此类系统的性质和行为至关重要。在这里，我们提出了一个数学程序来估计力产生剂的局部行动所观察到的波动位移场。活性剂被建模为定向力偶极或各向同性压缩焦点，并且它们所作用的基质被假定为可压缩弹性连续体或耦合网络-溶剂系统。在一个单一的点和点之间的任意距离分离得到的相关性，给出了三个独立的波动模式，可以测试与微观流变学实验。由于定向偶极子和各向同性压缩焦点给这些波动模式不同的贡献，比率分析使我们能够表征力发生器。我们还预测和实验发现一个高频率的弹道制度，所产生的个别力产生的事件的形式缓慢建立的应力，然后快速但有限的衰减。最后，我们提供了一个定量的统计模型来估计平均丝张力从这些非热的波动，这导致主动网络的硬化。
2010-03-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Understanding the Nonlinear Dynamics of Driven Particles in Supercooled Liquids in Terms of an Effective Temperature
在主动微观流变学中，通过添加探针颗粒来测试材料的机械性能，所述探针颗粒被外力拉动。在过冷液体的情况下，强强制导致主体材料变薄，这随着系统接近玻璃化转变而变得更加明显。在这项工作中，我们提供了一个定量的理论描述的基础上的势能景观（PEL）的模型玻璃形成的属性，这种变薄行为。一个关键的作用是PEL的陷阱性质。我们发现，在强驱动系统中的机械性能表现相同的静态系统在一个增强的温度，引起一个良好的特征有效温度。此外，该有效温度与所选择的可观测量无关，并单独显示在系统的热力学和动力学性质中。基于这种基本的理论理解，我们可以通过静态系统的PEL性质来估计其对温度和力的依赖性。此外，我们批判性地讨论了相关的有效温度的标度关系的描述出平衡的情况。
2015-11-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
