Fractional Brownian motion with fluctuating diffusivities
本文通过将分数布朗运动的广义扩散系数推广为随机过程，推导了自协方差函数与两类均方位移的解析表达式，并在双态系统中验证了该框架的有效性。
2024-06-17 cond-mat.stat-mech
Statistical mechanics of a single active slider on a fluctuating interface
通过数值模拟和理论分析，研究了单个主动滑块在起伏界面上的统计力学。根据定义向界面最小值移动的滑块是活动的，因为它也刺激界面的生长。尽管这种粒子在热力学系统中没有对应物，但活性滑块可以为激活细胞骨架生长的ATP依赖性膜蛋白提供一个简单的模型。我们发现了广泛的动力学制度，根据与滑块运动和界面弛豫的时间尺度之间的比率。如果界面动力学是缓慢的，滑块的行为就像一个随机环境中的随机步行者，而且，能够通过使它们生长来逃避环境槽。这导致界面和颗粒的动力学指数不同：前者表现为动力学指数为2的Edward-Wilkinson表面，而后者的动力学指数为3/2。当界面快时，我们得到持续的弹道运动，粒子在自己产生的膜波上冲浪。但是，如果接口立即放松（即，它是无限快的），粒子运动变得对称并回到扩散。由于这样一个丰富的现象学，我们提出的主动滑块作为玩具模型的基本兴趣领域的活性膜，一般来说，每当系统的组成部分可以改变环境，通过消耗能量。
2019-04-17 cond-mat.stat-mech
The Anomalous Transport of Tracers in Active Baths
我们推导出长时间的动态示踪剂浸泡在一个一维的活性浴。与以前的研究相比，我们发现阻尼和噪声相关性具有长时间的尾巴，其指数取决于示踪剂的对称性。对于一般的示踪剂，形状不对称诱导棘轮效应，改变波动，并导致超扩散和摩擦，随着时间的推移，当示踪剂以恒定的速度拖动。在一个完全对称的示踪剂的奇异极限，我们恢复正常的扩散和有限摩擦。此外，对于小的对称示踪剂，主动贡献的摩擦成为负的：主动粒子增强运动，而不是反对it.These结果表明，在低维系统中，被动示踪剂在一个主动浴的运动不能被建模为一个持久的随机游动有限的相关时间。
2022-07-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Novel dynamics for an inertial polar tracer in an active bath
Peking University（北京大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）
研究揭示了惰性极性示踪剂在活性浴中的动态行为，通过投影算子方法将其映射为随机洛伦茨方程，揭示了多种动态模式，包括主动布朗运动、手性主动布朗运动、复杂混沌运动和折线主动布朗运动。
2026-05-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective Langevin equations for a polar tracer in an active bath
我们研究了一个极性示踪剂，有一个凹面，沉浸在一个二维的活性粒子悬浮液。使用布朗动力学模拟，我们测量的分布和自关联函数的力和扭矩施加在示踪剂上的活性粒子。示踪剂沿其极轴经受有限的平均力，而所有的关联函数随时间呈指数衰减。使用这些见解，我们构建了完整的粗粒度朗之万描述示踪剂的位置和方向，其中的活性粒子被归入一个有效的自推进力和指数相关的噪声。随后的介观动力学可以用五个无量纲参数来描述。我们进行了彻底的参数研究的均方位移，这说明了不同的参数如何影响示踪剂的动态，跨越从弹道扩散运动。我们还表明，示踪剂位移的分布演变从一个非高斯形状在早期阶段的高斯行为足够长的时间。
2020-08-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuating kinetic theory and fluctuating hydrodynamics of aligning active particles: the dilute limit
动力学和流体力学理论被广泛用于描述活性物质系统的集体行为。在波动水平上，这些已经从每个粒子与许多其他粒子弱相互作用的极限中的显式粗粒化过程中获得，使得施加在每个粒子上的总力和力矩在任何时候都是有序的。然而，这样的限制是不相关的稀释系统，主要是通过调整相互作用;在那里，碰撞是罕见的，使自推进方向突然改变。我们推导出一个波动的动力学理论，和相应的波动的流体力学，在稀系统的限制对齐自推进粒子。我们发现，在动力学水平上的波动不是高斯的，并依赖于粒子之间的相互作用，但只有他们的高斯部分生存在流体动力学极限。在方差与波动的流体力学弱相互作用粒子，我们发现，在流体力学水平上的噪声方差取决于粒子之间的相互作用规则，并与密度的平方成正比，反映了二元性质的对齐过程。本文的结果是针对具有极性排列的极性自推进粒子导出的，可以直接推广到具有极性排列的极性粒子或完全极性排列的系统。
2022-10-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective Dynamics of Tracer in Active Bath: A Mean-field Theory Study
我们开发了一个理论框架来研究示踪剂浸泡在由活性粒子组成的非平衡浴中的有效动力学。利用平均场近似，将线性化的Dean方程推广到非平衡环境，导出了示踪粒子的广义Langevin方程，其中的色噪声项和记忆核反映了示踪粒子与熔池粒子之间的相互作用以及熔池的活度.特别地，我们得到了一个自洽方程来计算示踪剂的长时间扩散系数和迁移率，发现它们都随镀液活度的增加而非线性增加，与直接模拟结果一致。
2021-10-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Odd mobility of a passive tracer in a chiral active fluid
该研究建立二维手性活性流体中被动示踪剂反常升力的广义 Green-Kubo 关系，提出奇数迁移率，并通过模拟揭示其密度变形机制及尺寸分选潜力。
2023-03-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Speed up of passive tracers in mixtures with active chemical reactions
Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）；University of Luxembourg（卢森堡大学）
本研究通过热力学一致的化学反应模型，发现活性反应可减少示踪剂阻力并产生非平衡涨落，从而加速其扩散，为控制质量传输提供新途径。
2026-09-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuating chemically active droplets
Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）；DAMTP, Centre for Mathematical Sciences, University of Cambridge（剑桥大学数学科学中心 DAMTP）
本文通过薄界面模型与随机噪声结合，定量研究了化学活性液滴的尺寸波动，并发现控制尺寸的活性反应会抑制成核。
2026-10-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Curvature Induced Activation of a Passive Tracer in an Active Bath
我们使用数值模拟来研究一个大的不对称示踪剂浸没在一个低密度悬浮液中的自推进纳米粒子在两个维度上的运动。具体来说，我们分析了曲率的示踪剂如何影响其平移和旋转运动在一个积极的环境。我们发现，即使非常少量的曲率是足够的活性浴赋予定向运动的示踪剂，这导致其有效的激活。我们提出了简单的缩放参数来表征这种诱导活动的曲率的示踪剂和自推进力的强度。我们的研究结果提出了新的方法来控制被动示踪剂在主动介质中的输运特性，通过仔细剪裁它们的几何形状。
2014-09-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Motion of active tracer in a lattice gas with cross-shaped particles
我们分析了嵌入热格子气中的活性示踪粒子的动力学。所有的粒子都受到排斥，直到正方形晶格上的第三近邻，这导致在高密度下的缓慢动力学。对于没有旋转扩散的示踪剂的情况下，我们推导出一个解析表达式的示踪剂的漂移速度v的非平衡密度相关性，涉及示踪剂粒子和它的邻居，我们使用数值模拟验证。我们表明，被动系统的属性单独不足以描述即使是这个简单的系统的一个单一的非旋转的主动示踪剂。对于大的活动和低密度，我们开发了一个近似V。对于示踪剂经历旋转扩散独立于其邻居的情况下，我们将其扩散系数的热扩散系数和V。最后，我们研究动力学的示踪剂的旋转是有限的存在下，相邻的粒子。我们发现，这种旋转锁定的效果可以定量描述的旋转速率的减少。
2018-12-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuating chemohydrodynamics and the stochastic motion of self-diffusiophoretic particles
通过自扩散电泳的活性颗粒的推进是由颗粒表面上的不对称催化反应驱动的，所述不对称催化反应在流体速度与周围溶液中的燃料和产物的浓度场之间产生机械化学耦合。由于溶液中的热和分子涨落，微米或亚微米活性粒子的运动是随机的。耦合朗之万方程描述的平移，旋转和反应的活性颗粒推导出波动的化学流体力学和波动的边界条件之间的流体和颗粒的界面。这些方程是一致的微观可逆性和Onsager-Casimir的亲和力和电流之间的相互关系，并提供了一个diffusiophoretic机制推动的活性粒子的动力学的调查，在物理上一致的基础。
2018-01-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical fluctuations of a tracer coupled to active and passive particles
本文推导与主动或被动 Brownian 粒子弹性耦合的惯性示踪剂的广义 Langevin 方程，比较耗散核、噪声及 FDR/FRR，并量化主动浴的非平衡响应与小活性极限。
2023-08-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuating motion in an active environment
我们推导出的波动动力学的探针在弱耦合与“活”的介质，模拟粒子经历一个积极的Ornstein-Uhlenbeck动力学。波动耗散关系的非耗散修正明确地写在活跃介质中的时间相关性。第一项改变探针的惯性质量，作为活性介质的持久性的结果。第二个修正修改了摩擦核。由此产生的广义朗之万方程基准的运动感应探头沉浸在主动与被动介质。推导采用非平衡响应理论。
2020-09-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Universal Poisson statistics of a passive tracer diffusing in dilute active suspensions
本研究从第一性原理出发，通过微扰展开推导稀活性悬浮液中被动示踪粒子的统计特性，证明一阶密度下其服从空间Poisson过程，将多体动力学简化为两体相互作用，并解析解释了有色Poisson过程的起源。
2022-06-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Large deviations of a tracer position in the dense and the dilute limits of a single-file diffusion
我们应用宏观涨落理论分析了扩散单列系统中示踪剂在稠密极限和稀疏极限下的位置的长时间统计。我们明确的结果是关于相应的大偏差函数的初始步骤密度分布的波动（退火）和固定（淬火）的初始条件。这些流体动力学的结果是适用于一个一般的单列系统，他们证实了最近的精确结果所获得的微观解决方案，为特定的模型系统。
2022-03-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Analytical Theory of Chiral Active Particle Transport in a Fluctuating Density Field
The University of Chicago（芝加哥大学）
针对三维手性活性布朗粒子在涨落密度场中的输运，建立了闭式解析理论，推导了均方位移和时变扩散率的精确表达式，揭示了手性与密度耦合对定向持久性和动力学交叉的影响。
2026-06-15 cond-mat.stat-mech
Tracer dynamics in an interacting active bath: fluctuations and energy partition
本文解析研究了大质量示踪粒子在相互作用活性浴中的非平衡动力学，推导有效朗之万方程并揭示摩擦核的幂律与指数衰减行为，发现高活性下能量均分被打破且动能随活性非单调变化。
2025-08-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Absolute negative mobility of an active tracer in a crowded environment
本文通过微观理论揭示活性示踪粒子在拥挤晶格环境中出现绝对负迁移率的机制，解析计算其速度并确定参数条件，同时阐明其与负微分迁移率的关系。
2022-12-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transport of a self-propelled tracer through a hairy cylindrical channel: interplay of stickiness and activity
由马达蛋白辅助的生物分子的主动运输对于细胞活动的正常运作是必要的。受拥挤的细胞通道中的活性剂的扩散的启发，我们计算研究通过聚合物接枝的圆柱形通道的活性示踪剂的运输通过改变示踪剂的活性和示踪剂的粘性的聚合物。我们的研究结果表明，被动示踪剂表现出深刻的亚扩散，增加粘性，通过探索深入到接枝聚合物区，而纯粹的排斥一个更喜欢通过沿圆柱轴的通道创建的孔状空间扩散。相反，活性示踪剂显示更快的动力学和中间超扩散，即使示踪剂优先保持接近致密的聚合物区域。示踪剂径向位移概率密度分布中的尖峰进一步支持了这一观察结果。我们发现，活性在决定示踪剂通过狭窄通道的途径中起着重要的作用。有趣的是，增加活性会抵消粘性的影响。此外，van-Hove函数表明，活性示踪剂动力学偏离高斯性，偏离程度随着活性的增加而增加。我们的工作直接影响到如何有效的运输和交付货物可以通过一个有限的介质中的活动，相互作用和拥挤的相互作用。展望未来，这些因素对于理解人工自供电机器通过细胞通道导航和执行体内挑战性任务的机制至关重要。
2022-01-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anisotropic active Brownian particle with a fluctuating propulsion force
主动布朗粒子（ABP）模型描述了一个游泳者，合成的或活的，其游泳方向是一个布朗运动。游泳是由于推进力，波动通常是热的起源。我们提出了一个2D模型中的波动所产生的非热噪声的推动力作用在一个单一的点，如由于鞭毛。我们采取过阻尼限制，并找到几个修改传统的ABP模型。由于波动力引起波动力矩，描述该过程的扩散张量具有平移和旋转自由度之间的耦合。各向异性粒子也表现出依赖于质量的噪声诱导的漂移，这不会消失在过阻尼极限。我们表明，这些影响有可测量的后果，活性粒子的长期扩散率，特别是增加了一个贡献，是独立的力的行为。
2022-07-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Fluctuating hydrodynamics of active particles interacting via taxis and quorum sensing: static and dynamics
该研究推导并验证了通过趋性与群体感应作用的活性粒子的涨落流体动力学理论，证实其可准确预测多类活性粒子体系的大尺度静动态特性，揭示了相关相分离行为的宏观普适性与微观起源判定的局限性。
2025-01-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mesoscopic theory for fluctuating active nematics
术语活性向列相是指非极性细长粒子消耗能量沿其轴随机移动并在存在噪音的情况下通过非弹性碰撞相互作用的系统。从一个简单的Vicsek风格的模型为主动向列相，我们推导出一个介观理论，完成有效的乘性噪声项，使用动力学理论和伊藤演算的方法相结合。由此得到的随机偏微分方程恢复EPL \textbf{62}（2003）196中争论的关键项是异常数波动和长程相关的起源。他们的确定性部分进行了分析研究，并显示出引起长波长的不稳定性，在发病的10000000000（见arXiv：1011.5408）。给出了相应的非线性密度分离带解的封闭形式。
2013-05-03 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
Mean first passage time of active fluctuating membrane with stochastic resetting
该研究针对带随机重置的一维活性涨落膜，通过福克-普朗克方程与特征线法推导解析解，发现存在最优重置速率，且活性噪声下最优速率远低于热噪声情形，明确了低重置速率下MFPT的标度关系。
2023-03-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the Einstein relation between mobility and diffusion coefficient in an active bath
由自推进单元组成的活性浴是一种非平衡介质，其中示踪粒子的迁移率$μ$和扩散率$D$之间的爱因斯坦关系$D=μk_B T$不能被期望先验地保持。我们在这里考虑重示踪剂，这些系数可以与关联函数，我们估计。我们表明，一个很好的近似，爱因斯坦关系并不持有在一个活跃的浴时，使用不同的温度，这是机械定义的，通过施加在示踪剂上的压力。
2022-03-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Diffusion of a tracer in a dense mixture of soft particles connected to different thermostats
我们研究的动态示踪剂在一个稠密的混合物中的粒子连接到不同的恒温器。从描述系统演化的过阻尼Langevin方程出发，在粒子间软相互作用的限制下，推导出了悬浮液中标记粒子的自扩散系数的表达式。我们的推导，这依赖于线性化的迪恩-川崎方程服从的密度场和路径积分表示的动态的示踪剂，延伸了以前的推导，保持示踪剂接触一个单一的浴。我们的分析结果是面对布朗动力学模拟的结果。与数值模拟的协议是非常好的，即使是高密度。我们展示了示踪剂的扩散率如何受到可能代表聚合物线圈的软颗粒的密集环境的活动的影响-这一结果可能与生物介质中扩散率测量的解释有关。最后，我们的分析结果是一般性的，可以应用到示踪剂的扩散耦合到不同类型的波动环境，只要它们的演化方程是线性的，示踪剂和浴之间的耦合是弱的。
2022-12-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tracer particle in a confined correlated medium: an adiabatic elimination method
我们提出了一个简单而系统的程序来确定耦合到一个快速波动的相关介质，建模为一个标量高斯场，在空间约束下的布朗粒子的有效动力学。该方法使我们，特别是，以解决的情况下，在该介质的波动被抑制在附近的粒子，所描述的二次耦合在底层的哈密顿。由于相关介质的限制，所得到的有效的福克-普朗克方程的功能空间依赖的漂移和扩散系数。我们将我们的方法应用到简化的流体模型的二元混合物和微乳液的临界附近含有一个胶体颗粒，我们分析了修正的固定分布的颗粒位置和扩散系数。
2022-12-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Emergent memory from tapping collisions in active granular matter
通过振动激发活性粒子实验，发现活性背景与被动示踪粒子的多次相关碰撞会产生持久记忆，并提出广义活性爱因斯坦关系来描述涨落、耗散与有效活性，为调控活性系统性质提供新途径。
2023-10-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Controlling the Glass Transition through Active Fluctuating Interactions
Imperial College London（帝国理工学院）；École Normale Supérieure（巴黎高等师范学院）
针对微观涨落相互作用调控结构转变缺乏可解模型的问题，研究带涨落成对耦合的p-自旋模型，发现涨落强度与持续性对玻璃化转变的相反作用，揭示长时涨落-耗散关系并得到临界温度标度。
2025-09-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Simulation of a particle domain in a continuum/fluctuating hydrodynamics reservoir
在分子模拟和流体力学中，粒子域与其嵌入环境的连续表示的耦合是一个持续的挑战。在这项工作中，我们展示了一种新的方法，其中最新版本的自适应分辨率方案（AdResS），与非相互作用的示踪剂作为粒子水库，结合波动流体动力学（FHD）求解器。由此产生的算法，由一个坚实的数学模型支持，允许物理上一致的物质和能量之间的粒子域和它的波动连续水库交换。数值试验表明了算法的有效性。与先前的同类算法不同，当前的方法允许模拟，其中除了密度波动之外，还可以考虑热波动，因此现在可以有效地处理大型复杂分子系统，例如热场中的水合生物膜。
2022-10-30 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Hydrodynamics of a hard-core active lattice gas
本文提出硬核活性晶格气体的涨落流体动力学，通过稳定性分析定量界定运动诱导相分离边界，并与模拟和伪谱迭代结果高度一致，同时指出严格一维下的失效与微相分离相关。
2025-10-17 cond-mat.stat-mech
Fluctuations and correlations of a driven tracer in a hard-core lattice gas
我们考虑一个驱动示踪粒子（TP）在一个浴的硬核粒子进行连续交换与水库。我们开发了一个分析框架，使我们能够超越标准的力-速度关系用于这个极小模型的活性微观流变学和定量分析，对于任何密度的浴颗粒，TP位置的波动和它们的相关性与浴颗粒的占用数。我们得到一个确切的爱因斯坦型的关系，链接这些波动的情况下，在线性驱动制度的驱动力和浴粒子密度分布。对于一维的情况下，我们还提供了一个近似的，但非常准确的显式表达式的TP位置的方差，并表明它可以是一个非单调的函数的浴粒子密度：反直觉，密度的增加可能会增加分散的TP位置。我们表明，这种非平凡的行为，这在原则上可以观察到在积极的微观流变学实验，是由微妙的互相关量化我们的方法。
2013-04-08 cond-mat.stat-mech
Exact fluctuating hydrodynamics of active lattice gases -- Typical fluctuations
我们扩展了最近的结果显示的运动诱导相分离的扩散活性粒子系统的精确流体动力学的动态场的典型波动。通过精确计算均相体系中的关联函数，我们发现体系中存在两个宏观尺度。第一个与粒子的扩散长度有关，另一个与粒子的集体行为有关。当接近临界点时，后者会出现分歧。我们的结果表明，在一维模型的临界行为属于一个平均场伊辛模型的普适类，无论是静态和动态的性质，当以指定的方式采取的热力学极限。的结果进行了比较的ABC模型所表现出的关键行为。特别是，我们发现，在ABC模型的密度大偏差函数，在其高斯近似，不包含代数衰减的相互作用，但有限的，宏观的，这是由发散的相关长度的程度。
2021-08-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microscopic theory for the diffusion of an active particle in a crowded environment
我们计算的扩散系数的活性示踪剂在一个示意性拥挤的环境中，表示为一个格子气的被动粒子与硬核相互作用。从问题的主方程出发，我们提出了一个超越平凡平均场的封闭近似，并给出了系统中任意密度拥挤者的扩散系数。我们表明，我们的近似是准确的参数范围很广，它正确地捕捉到许多非平衡效应，这是在系统中的活动的签名。除了示踪剂的扩散系数的测定，我们的方法使我们能够表征由活性示踪剂的位移引起的环境扰动。最后，我们考虑低密度和高密度的渐近制度，其中示踪剂的扩散系数的表达变得明确，我们认为是准确的。
2021-12-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Long-range order in two-dimensional systems with fluctuating active stresses
研究成对随机主动应力如何抑制二维弹性系统位移涨落，解析证明其可违背 Mermin-Wagner 定理实现长程有序与超均匀性，并通过顶点模型和主动圆盘模型验证了该机制。
2025-07-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Recoil of a driven tracer in a correlated medium
研究布朗粒子从恒定速度运动的谐振势阱释放后的随机动力学，发现其在关联介质中表现出反冲（反向运动），该效应在特定场动力学下呈代数形式达到最终平均位置，对临界点附近受驱胶体粒子有定性参考价值。
2025-11-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anomalous diffusion of scaled Brownian tracers
本文提出用标度布朗运动描述活性浴中示踪粒子的推进方向，通过解析与模拟揭示其短时弹道输运和长时反常扩散行为，并分析了峰度、中间散射函数及推进自相关函数。
2024-01-06 cond-mat.stat-mech
Pair Dispersion in Dilute Suspension of Active Swimmers
生物和人工微泳者的集合产生具有强烈非平衡波动的长程速度场，这导致嵌入颗粒（示踪剂）的扩散率急剧增加。虽然这种增强的扩散率可能指向流体的增强的混合，但混合效率的严格量化需要分析示踪剂的成对分散，而不是简单的单粒子扩散率。在这里，我们计算分析的相对扩散系数的被动示踪剂嵌入在一个稀释的悬浮液中的运行和翻滚microswimmer的尺度相关。虽然每个示踪剂受到强烈的波动，导致大的绝对扩散率，小规模的相对分散被抑制，由于流体速度的相关性，这是相关的，当示踪剂间的分离是低于游泳运动的持续长度。我们的研究结果表明，游泳方向的重新定位在生物混合中起着重要的作用，并应考虑在设计潜在的活性物质设备能够有效的流体混合在微尺度。
2019-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Diffusion of a particle quadratically coupled to a thermally fluctuating field
研究了布朗粒子与热涨落场的二次耦合扩散问题。在弱耦合极限下，路径积分公式允许计算有效扩散系数的情况下，一个活跃的粒子，往往会抑制场的波动，和一个被动的粒子，只经历场的波动。我们表明，该行为是类似于以前发现的线性耦合：一个活跃的粒子总是放慢，而一个被动的粒子在一个缓慢的领域减慢，并在一个快速的领域加速。数值模拟结果与分析计算结果吻合较好。耦合到膜的曲率或组合物的膜蛋白的例子进行了讨论，重点放在异常扩散的空间。
2013-04-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Large Deviations in Single File Diffusion
本文应用宏观涨落理论研究了示踪剂在相互排斥的一维相互作用粒子系统中的扩散，称为单列扩散。在具有硬核排斥的布朗点粒子的情况下，我们导出了示踪剂位置的累积母函数及其大偏差函数。在任意粒子间相互作用的一般情况下，我们用集体输运性质（即扩散系数和迁移率）来表示示踪剂位置的方差。我们的分析适用于波动（退火）和固定（淬火）的初始配置。
2014-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Soft inclusion in a confined fluctuating active gel
研究了一维受限粘弹性活性凝胶中点和扩展夹杂的随机动力学行为。我们证明了点夹杂的动力学可以用一个带有限制势和乘性噪声的朗之万方程来描述。通过对快变量进行系统的绝热消去，得到了一个具有乘性噪声的适当定义的过阻尼方程。为了突出各种功能，并呼吁不同的生物背景下，我们把包含反过来作为一个刚性的扩展元件，弹性元件和粘弹性（Kelvin-Voigt）元件。扩展夹杂的形状和位置的动力学可以用耦合的朗之万方程描述。推导出相应的稳态概率分布的精确表达式，我们发现，主动噪声诱导的约束域的边缘的吸引力。在存在一个竞争的定心力，我们发现，概率分布的形状表现出急剧的转变后，变化的幅度的主动噪声。我们的研究结果可以帮助理解生物包涵体的定位和变形能力，如。细胞中的细胞器，或者组织中的细胞核和细胞。
2018-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
A Cold Tracer in a Hot Bath: In and Out of Equilibrium
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）
研究零温度非平衡示踪剂在布朗粒子浴中的动力学，发现随着浴密度增加，示踪剂从主动动力学过渡到有效平衡态，并通过解析方法揭示其在大密度下的非平衡行为。
2026-01-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective dynamics of active dumbbells near a circular obstacle
本文通过布朗动力学模拟研究静态圆形障碍物附近活性哑铃的聚集、旋转与极性有序，并揭示面积分数及示踪粒子尺寸对停留时间和有效扩散的非单调影响。
2024-06-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stochastic thermodynamics of active Brownian particles
在强波动环境中自推进的例子在自然界中比比皆是，例如，活细胞中的分子马达和泵。本文从朗之万运动方程出发，利用简单的速度相关力模型，建立了自推进粒子的涨落热力学描述。我们推导出熵产生的涨落定理和一个修正的涨落耗散关系，描述了非平衡稳态下的线性响应。我们在一个简单的分子马达模型中研究这些概念，并在瑞利-亥姆霍兹模型和自推进粒子的能量库模型中研究这些概念。
2013-08-22 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
The transition to collective motion in nonreciprocal active matter: coarse graining agent-based models into fluctuating hydrodynamics
本文提出一个最小微观模型，将非互惠活性物质粗粒化为涨落流体力学，精确分析了运动性与非互惠性对集体运动涌现的影响，揭示了弱非互惠性加速 flocking 及强非互惠性引发 Chase & Rest 相的机制。
2025-09-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Extracting maximum power from active colloidal heat engines
胶体热机通过操纵受限示踪剂从波动浴中提取能量。考虑到一个自走式示踪剂包围浴被动胶体，我们优化发动机性能的基础上，最大可用功率。我们的方法依赖于一个绝热的平均场处理浴粒子，减少了多体描述成一个有效的示踪剂动力学。它使我们揭示，当在恒定的活动操作时，发动机只能产生比其被动对应物少的最大功率。相比之下，等温发动机的输出功率，与循环变化的自推进没有任何被动等效操作，表现出最佳的限制和活动。直接数值模拟的微观动力学支持这些结果的有效性，甚至超出平均场制度，与潜在的相关性的实验发动机的设计。
2018-04-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Behavior of passive polymeric tracers of different topologies in a dilute bath of active Brownian particles
通过二维模拟研究了稀薄活性粒子浴中不同拓扑被动高分子示踪剂的动力学，发现活性粒子积累诱导的臂配对使星型高分子在高活性下展现独特动力学行为。
2025-10-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Dynamics of a tracer trapped in a correlated medium in the presence of a wall
研究了在存在壁的情况下，被相关介质捕获的示踪粒子的动力学，揭示了壁对粒子运动的影响及记忆效应的代数衰减行为。
2025-11-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Forces from coarse-graining nonequilibrium degrees of freedom: exact results
本研究探究非平衡定态下简谐阱示踪粒子的弛豫动力学，推导不同非平衡场景下的解析结果，发现非平衡粗粒化产生的额外力等特性，并提出通过条件化与钉扎弛豫的测量对比确定非平衡力的实验方法。
2024-12-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective motion in large deviations of active particles
我们分析集体运动，发生在罕见的（大偏差）活动粒子系统中的事件，无论是数值和分析。我们讨论了相关的动力学相变集体运动，这发生在积极的工作偏向较大的值，并与粒子的取向对齐。即使在大系统中，也需要有限的偏置场来诱导自发对称性破缺。粒子对齐是针对两个粒子的系统精确计算的。对于多粒子系统，我们分析了对称性破缺的最优控制表示的偏置动态，我们提出了一个波动的流体动力学理论，捕捉出现的极性顺序的偏置状态。
2020-09-15 cond-mat.stat-mech
Reversible Diffusion by Thermal Fluctuations
本文研究了在大施密特数的限制下，将示踪粒子的动力学耦合到流体的波动Stokes方程的液体扩散模型。在这个限制中，示踪剂的浓度被证明满足一个封闭形式的随机对流扩散方程，该方程用于调查流体动力学相关示踪剂的集体扩散通过欧拉和拉格朗日数值方法的组合。这一分析表明，在液体中的传输是完全不同于传统的菲克扩散图片。虽然整体平均浓度遵循菲克定律，扩散系数服从斯托克斯-爱因斯坦关系，但扩散混合过程的每个实例都表现出围绕其平均行为的长期巨大波动。我们构造了一类在不同观测尺度下的液体扩散介观模型，其中重正化扩散系数依赖于该尺度。这表明液体中的Fickian扩散系数不是材料常数，而是随着进行实验测量的尺度而变化。
2014-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
