Dynamics of a passive sliding particle on a randomly fluctuating surface
研究了粒子在外场作用下在随机起伏的一维Edwards-Wilkinson表面上的滑动运动。使用单步模型的数值模拟表明，滑动颗粒的均方位移显示出明显的动态标度行为，这取决于表面波动快还是慢于颗粒的运动。当表面涨落发生在比粒子运动小得多的时间尺度上时，我们发现特征长度尺度表现出与$ξ(t)\sim t^{2ϕ}$的反常扩散，其中$ϕ\approx 0.67$来自数值数据。另一方面，当粒子运动速度超过表面时，其动力学受表面涨落和$ξ(t)\sim t^{1/2}$控制。自洽近似预测的异常扩散指数为$ϕ={2/3}$，与模拟结果吻合良好。我们还讨论了一个缓慢的交叉渐近扩散行为的可能性。在这两种情况下，位移的概率分布具有高斯形式。
2003-08-13 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
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
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
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
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
The Fokker-Planck equation of the superstatistical fractional Brownian motion with application to passive tracers inside cytoplasm
本文通过文献资料收集了被动示踪剂在细胞质内异常扩散，特别是mRNA分子在活大肠杆菌内亚扩散的实验证据。coli细胞中，得到了分子位移的概率密度函数，并导出了相应的Fokker-Planck方程。分子的分布与Krätzel函数有关，其Fokker-Planck方程是Erdélyi-Kober意义下的分数阶扩散方程。文中还讨论了导出的Fokker-Planck方程与其它文献模型的不可约性。
2022-09-02 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Dynamics of Fluctuation Dominated Phase Ordering: Hard-core Passive Sliders on a Fluctuating Surface
我们研究了一个硬核粒子系统在一维起伏界面上向下滑动的动力学，在特殊情况下，它可以映射到由Burgers流体平流的被动标量问题。在表面涨落的驱动下，粒子表现出聚集的趋势，但核心相互作用阻止了坍缩。我们使用数值模拟来测量稳态和老化状态下的自相关函数，以及稳态下的时空关联函数。我们还计算了这些量的分析在一个相关的表面模型。稳态自相关是t/L^z的标度函数，其中L是系统大小，z是动态指数。从一个有限的截距开始，尺度函数在小参数极限内以尖点衰减。截距的有限值表明系统中存在长程序。时空相关性是r/L和t/L^z的函数，对于固定的r，时空相关性在t中是非单调的。老化自相关是t_1和t_2的标度函数，其中t_1是等待时间，t_2是时间差。对于t_2 \gg t_1，该标度函数按幂律衰减;对于t_1 \gg t_2，它以稳定状态下的尖点衰减。为了使稳定状态下的强波动与有序状态的事实相一致，我们测量了最大集群长度的分布函数。这表明，涨落永远不会破坏有序性，而是系统在相对较快的时间尺度上从一种有序配置蜿蜒到另一种有序配置。
2005-09-26 cond-mat.stat-mech
Interactions enhance dispersion in fluctuating channels via emergent flows
本研究通过引入排斥相互作用产生有效流场，发现粒子密度增加反而增强扩散，挑战了拥挤减少扩散的传统观点，并提出了普适机制及微扰理论。
2023-05-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Passive Tracer Dynamics in Slow-Bond Problem
研究了具有局部几何亏损的完全非对称简单排斥过程（TASEP）的渐近Kardar-Parisi-Zhang（KPZ）性质.特别是，我们专注于修改后的TASEP的非平衡稳态的普遍性。由于原来的TASEP属于KPZ普适性类，它是数学和物理上一个非常有趣的问题，无论是局部柱状缺陷，慢键（SB），是真的总是相关的KPZ的普适性或没有。然而，它是数值上有争议的，以解决在弱强度SB极限的非排队SB阶段的可能性。基于对KPZ型增长界面的详细统计分析，我们提出了一个全面的非队列SB阶段的观点，与我们早期工作[Soh { \it et al.}，E { \bf 95}，042123（2017）]。此外，我们采用两种类型的被动示踪动力学的SB动力学的探针。最后，我们提供了直观的论据，为解决SB问题的争议提供了额外的线索。
2019-09-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
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
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
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
Passive Sliders and Scaling: from Cusps to Divergences
沿起伏表面滑动的质点系所达到的稳定状态具有有趣的性质。颗粒团簇形成并迅速破碎，导致尺寸的广泛分布和大的波动。密度-密度关联函数是分离度和系统尺寸的奇异标度函数。一个简单的映射示出采取配置的相互排斥的滑动硬核粒子（一个系统，显示尖点奇点）的配置与多粒子占用。对于映射系统，对关联函数的计算表明，它又具有相同的标度形式，但具有较强的奇异性（发散），这是先前在无相互作用的被动粒子中观察到的。
2008-08-20 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
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
Liquid-Hexatic-Solid phases in active and passive Brownian particles determined by stochastic birth and death events
研究了随机生灭过程对体积排斥下主动和被动布朗粒子系统结构相的影响。系统中的粒子总数是一个波动量，由出生和死亡参数以及粒子的活动决定。由于生和死参数是不同的，我们发现液体，六角和固体相。对于被动粒子来说，这些相在空间上是均匀的。对于活性颗粒，运动诱导的相分离（共存的六方相和液相）在大活性和足够小的出生率下发生。我们还观察到一个重入过渡到六角相时，出生率增加。这是由于填充系统的粒子数量不断增加，以及出生和死亡动力学导致的大量缺陷的平衡。
2022-04-19 cond-mat.stat-mech
Critical geometry of two-dimensional passive scalar turbulence
本文用统计地形学方法分析了磁驱动二维湍流输送的被动标量。被动示踪剂浓度被解释为一个随机表面的高度和它的等高线环的标度特性进行了分析。各种指数描述的循环合奏测量和比较的缩放理论。这导致了一个几何标准的标量波动的不稳定性。
2000-11-10 cond-mat.stat-mech nlin.CD
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
Strong clustering of non-interacting, passive sliders driven by a Kardar-Parisi-Zhang surface
我们研究了被动的，非相互作用的粒子在波动场和随机噪声的影响下移动的集群，在一维。在我们的情况下，脉动场由Kardar-Parisi-Zhang（KPZ）方程控制的表面提供，滑动颗粒遵循局部表面斜率。由于KPZ方程可以映射到有噪声的Burgers方程，因此问题转化为Burgers流体中的被动标量问题。我们研究的情况下，在相同的方向上移动的粒子的表面，相当于在流体语言中的平流。离散晶格模型上的蒙特卡罗模拟揭示了被动粒子的极端聚集。利用两点密度-密度关联函数的标度性质定义了强聚类状态。我们的模拟表明，该状态对改变表面和粒子的更新速度的比率是鲁棒的。在一个平稳的表面和有限的噪音的平衡极限，一个获得西奈模型的随机步行者在随机景观。在这个限制，我们得到的分析结果，使封闭形式的表达式被发现的数量感兴趣。令人惊讶的是，这些结果的平衡问题显示出良好的协议，在非平衡制度的结果。
2005-10-14 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Interplay of activity and non-reciprocity in tracer dynamics: From non-equilibrium fluctuation-dissipation to giant diffusion
University of Delhi（德里大学）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
研究揭示了非互惠相互作用如何通过非平衡波动-耗散关系影响示踪体扩散，发现非互惠性增强导致巨扩散，对主动软物质和生物系统有重要影响。
2026-09-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Lattice gas automaton approach to "Turbulent Diffusion"
在格子气自动机中实现了周期Kolmogorov型流动。对于给定的纵横比的自动机宇宙和范围内的雷诺数值，平均流演变为一个固定的二维$ABC$型流。我们展示了自动机中的流的流线和动力系统的相平面轨迹之间的类比。在实践中，流动通常是通过在流体中加入悬浮颗粒来研究的，悬浮颗粒起着被动示踪剂的作用。由于实际的流动是依赖于时间的，并具有波动，示踪剂表现出有趣的内在动力学。当示踪剂在自动机中实现，并遵循其轨迹，我们发现示踪剂的位移服从扩散定律，与“超扩散”的方向正交的方向的初始强制。
2001-10-27 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
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
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
Intermittency in passive scalar advection
介绍了一种用于Kraichnan被动标量模型数值模拟的拉格朗日方法。该方法是基于蒙特卡罗模拟的示踪剂轨迹，由一个点分裂程序重合点的补充。观察到标量结构函数的干净标度行为。该方案被用来研究标量异常的平流速度场的标度指数$ξ$的依赖。特别考虑了三维四阶结构函数。
1998-02-18 chao-dyn cond-mat.stat-mech nlin.CD
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
Predictive modeling of passive scalar transfer to a wall using stochastic one-dimensional turbulence
本文将槽道湍流中的被动标量作为湍流边界层传热传质的正则问题来研究。一维湍流模型被用来数值研究施密特和雷诺数的依赖性标量转移到一个壁，由于波动的壁正常传输。首先，该模型是校准低阶速度统计。在此之后，我们保持模型参数固定，并调查低阶被动标量统计相关的施密特和雷诺数范围。我们表明，该模型一致预测的边界层结构和缩放制度，它是接近渐近一维理论。
2020-11-09 cond-mat.stat-mech physics.ao-ph physics.flu-dyn
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
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
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
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
Multiscaling in passive scalar advection as stochastic shape dynamics
Kraichnan快速平流模型被改写为示踪剂轨迹的随机动力学。这个框架取代了随机场与一个小的随机常微分方程组。多尺度的关联函数自然出现的N轨迹的演变所描述的几何形状的结果。标度指数和标度结构被解释为演化算符的激发态。考虑到在这个极限下的微扰理论，这些轨道在高维中变得几乎是确定的。我们微扰地计算了三阶和四阶关联函数的反常指数。四阶结果与以前的计算结果一致。
1997-11-05 chao-dyn cond-mat.stat-mech nlin.CD
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
Dynamics of a spherical self-propelled tracer in a polymeric medium: interplay of self-propulsion, stickiness, and crowding
我们采用计算机模拟研究的动态自推进的球形示踪粒子在粘弹性介质中，由一个长的聚合物链。在这里，粘弹性，粘性和活动（自推进）之间的相互作用带来了额外的复杂性示踪剂动力学。模拟结果表明，随着示踪粒子与聚合物微球的粘附力的增加，示踪粒子的动力学随其粘附在聚合物微球上而减慢，并随其移动，但随着自推进速度的增加，动力学增强.在增加粘性以及活性的情况下，非高斯参数（NGP）表现出非单调行为，这也显示在van-Hove函数的重新缩放的自身部分中。由于增强的结合事件和示踪剂随着链的粘性增加的粘性运动，导致非高斯性。另一方面，随着活性的增加，最初非高斯性随着示踪剂移动通过非均相聚合物环境而增加，但对于更高的活性，逃逸导致负NGP。粘性越大，被动示踪粒子的捕获时间分布越宽，并且有较长的拖尾。另一方面，对于给定的粘性，随着自推进力的增加，其变得更窄并且具有短的尾部。我们相信，我们目前的模拟研究将有助于阐明在粘弹性介质中的活动驱动探头的复杂运动。
2022-12-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Anomalous scaling of passive scalar in turbulence and in equilibrium
我们分析了多点关联函数的示踪剂在不可压缩流的尺度远远超过规模$L$的波动产生（准平衡域），并将它们与关联函数的尺度小于$L$（湍流域）。我们证明，尺度不变性可以打破平衡域和跟踪这种故障的统计积分的运动（零模式）已经做了湍流。采用Kraichnan模型的短相关速度，我们确定了新类型的零模式，打破规模不变性，并确定了一个令人不安的缓慢衰减的相关性在大尺度。
2005-01-03 cond-mat.stat-mech hep-th nlin.CD
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
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
Lévy Fluctuations and Tracer Diffusion in Dilute Suspensions of Algae and Bacteria
游动微生物依靠有效的混合策略来实现有效的营养流入。最近的实验，探测单细胞双鞭毛藻的混合能力，发现被动示踪剂颗粒表现出异常的非高斯扩散时，浸泡在一个稀释的悬浮液中的自运动的莱茵衣藻藻类。定性地说，这种观察结果可以通过藻类诱导流体流动的事实来解释，该流体流动可能偶尔会将胶体示踪剂加速到相对较大的速度。然而，目前缺乏一个令人满意的定量理论，在稀活性悬浮液的增强混合。特别是，目前还不清楚示踪剂位置分布中的非高斯特征如何与微生物的自推进机制相关联。在这里，我们开发了一个系统的理论描述的异常示踪剂扩散的活性悬浮液，基于一个简化的示踪剂-游泳者的相互作用模型，捕捉典型的距离缩放的microswimmer的流场。我们表明，实验观察到的非高斯尾巴是通用的，并出现由于截断Lévy统计的速度场和代数衰减的时间相关性的流体相结合。我们的分析考虑，说明通过广泛的模拟，实现图形处理单元，以实现分析的示踪剂分布的尾部所需的大样本量。
2010-09-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
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
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
Anomalous, non-Gaussian tracer diffusion in heterogeneously crowded environments
当前研究的一个主题是研究生物细胞的高度拥挤环境如何影响被动扩散颗粒的动力学特性。最近的实验的动机，我们报告的结果，广泛的模拟有限大小的示踪粒子在一个异质拥挤的环境中的运动。对于给定的空间分布的单分散人群，我们演示了如何在这个模型系统中出现异常扩散与强非高斯特征。我们调查两个生物相关的情况下释放的颗粒在表面的内部域（核），或在外部边界（细胞膜），表现出明显不同的行为所观察到的异常扩散异质拥挤分布。具体来说，我们揭示了一个非常不对称的蔓延的示踪剂，即使在中等拥挤分数。除了标准的均方位移和局部扩散指数的示踪粒子，我们调查的幅度和振幅分散的时间平均均方位移的个人轨迹，非高斯参数，和van Hove关联函数的粒子位移。我们还量化了平均示踪剂扩散率如何随着拥挤物径向分布不均匀的区域中的位置而变化，并检查了示踪剂的生存概率和首次通过事件的动态行为。最后，我们讨论了我们的研究结果的相关性，在生物细胞中的单粒子跟踪测量。
2015-08-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Lattice-Boltzmann Simulations of Microswimmer-Tracer Interactions
流体动力学的相互作用，在系统中的自推进粒子，如游泳的微生物，和被动示踪剂有显着影响的示踪剂动力学相比，相当于“干”的样品。然而，由于其计算成本，这种相互作用通常难以在模拟中考虑。在这里，我们使用基于有效的力/反力的晶格-玻尔兹曼（LB）算法[J. de Graaf~ \textit{et al.}，J. Chem. Phys.~ \textbf{144}，134106（2016）]，以验证其捕获相关低雷诺数物理的能力。我们表明，LB算法再现远场的理论结果以及，无论是在一个系统中的周期性边界条件和在一个球形腔无滑壁，我们在这里推导出表达式。LB算法的力-晶格耦合导致流场的“涂抹”，这强烈地干扰了示踪剂轨迹在密切的游泳者示踪剂分离，我们分析了如何使用一个简单的重整化流体动力学理论可以准确地捕捉到这种效果。最后，我们表明，使用LB算法来模拟系统的自推进粒子时，必须小心，因为其有限的动量传输时间可能会导致显着偏离理论预测的基础上斯托克斯流。这些见解应证明相关的未来研究的大规模microswimmer悬浮液使用这些方法。
2017-05-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Passive advection in nonlinear medium
本文考虑了被动示踪剂$θ$在非线性松弛介质中被大尺度不可压速度场（Batchelor问题）强迫平流的情形，其尺度小于流的相关长度，大于扩散尺度。解释小尺度标量涨落的有效理论被证明是线性的、渐近自由的（从泵浦尺度向下尺度）和普遍的。只需要三个参数就可以详尽地描述标量差的小尺度统计量：两个与速度相关的参数，即试验线元指数拉伸率的平均值和色散（分别为$\barλ$和$Δ$），以及代表小尺度标量波动线性阻尼平均率的$α$。$α$是表征介质非线性和注入系统的$θ^{2}$通量振幅的显式泛函。结构函数表现出一种极其反常的间歇性行为：$<|δθ_{r}|^{q}> \sim r^{ξ_{q}}, ξ_{q} = \min {q,\sqrt{[ \frac{\barλ}Δ] ^{2} + \frac{2αq}Δ} - \frac{\barλ}Δ}$。问题中没有发现耗散反常现象。
1998-09-11 chao-dyn cond-mat.stat-mech nlin.CD
Inclusions, Boundaries and Disorder in Scalar Active Matter
本文综述干性标量活性物质与边界、内含物、示踪粒子及无序势的相互作用，从力学压力、示踪动力学和长程密度调制等角度阐明环境对相分离等行为的显著影响。
2023-09-29 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
Reversibility, Pattern Formation and Edge Transport in Active Chiral and Passive Disk Mixtures
我们数值研究混合物的圆形移动和被动磁盘的密度和主动轨道半径的函数。对于低或中等密度和/或小轨道半径，系统可以组织成可逆的部分相分离迷宫状态，其中盘之间没有碰撞，相分离的程度随着轨道半径的增加而增加。作为轨道半径的函数，我们发现在临界半径处达到无碰撞稳态所需的周期数存在分歧，而在此半径以上，系统仍处于波动的液体状态。对于高密度，系统可以组织成一个完全相分离的状态，这是大多数可逆的，但在相之间的边界处的碰撞导致磁盘的净运输沿边界边缘的方向确定的手性的活动磁盘轨道。我们映射的动态相位作为密度和轨道半径的函数，并讨论了在其他周期性驱动的非热系统中发现的可逆-不可逆转变的结果。我们还考虑混合物的圆形驱动磁盘和交流驱动磁盘的交流驱动器是在或异相的圆周运动，并找到了丰富的各种图案形成和再入无序相。
2018-12-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anomalous fluctuations of active polar filaments
使用一个简单的模型，我们研究的波动动力学的不可扩展的，半柔性的极性丝与积极和定向力产生中心，如分子马达。考虑到这一事实，即活动发生的时间尺度相媲美的灯丝弛豫时间，我们得到一些意想不到的差异之间的稳态和动态行为的主动相比，被动灯丝。对于静力学，细丝具有{novel}长度尺度依赖的刚性。动力学上，我们发现强烈增强的反常扩散。
2002-08-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Pattern Formation and Flocking for Particles Near the Jamming Transition on Resource Gradient Substrates
本文数值研究资源梯度基底上主动与被动粒子双分散体系，揭示高密度下多种图案形成相及定向聚集行为，并绘制了依赖密度、资源速率和粒子比例的相图。
2022-07-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Averaging versus Chaos in Turbulent Transport?
在本文中，我们分析了被动示踪剂的运输确定性固定不可压缩流，可以在无限多的空间尺度上分解，而它们之间没有分离。看来，一个低阶动力系统的本地Peclet数可以从这些流中提取，它控制着它们的传输特性。它的分析表明，这些流动是强烈的自平均和超扩散：延迟$τ(r)$为任何有限数量的被动示踪剂最初接近分离，直到距离$r$几乎肯定是非常快的（$τ(r)\sim r^{2-ν}$，与$ν>0$）。这种强的自平均特性使得流的耗散功率在每个尺度上补偿其对流功率。然而，随着环流在涡流中的增加，流动的运输行为可能（不连续地）分叉并被确定性混沌所支配：自平均属性崩溃，平流主导耗散。当水流为各向异性时，给出了描述湍流传导率的新公式。
2004-02-11 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
