The collective dynamics of self-propelled particles
我们提出了一种方法的动态模拟的一个收集的自推进粒子在粘性牛顿流体。我们限制注意颗粒的尺寸和速度是足够小的流体运动是在蠕动流制度。我们提出了一个简单的模型，自推进粒子，并扩展了斯托克斯动力学方法进行动态模拟这样的粒子的集合。在我们的描述中，每个粒子都被视为一个具有方向矢量$\te{p}$的球体，其运动由力偶极子在稍微偏离其中心的一点上的作用驱动。孤立地，自推进粒子以恒定速度沿$\te{p}$方向移动。当它与许多这样的粒子共存时，它与其他粒子的流体动力学相互作用改变了它的速度，更重要的是，它的方向。因此，粒子的运动是混沌的。我们的模拟并不局限于低粒子浓度，因为我们实现了粒子之间的完全流体动力学相互作用，但我们将粒子的运动限制在二维范围内，以减少计算。本文报道了自推进粒子悬浮液在一定浓度范围内的统计特性，如粒子速度分布、对关联函数和取向关联函数。
2007-07-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Controlling local order of athermal self-propelled particles
我们考虑一个模型的自推进动力学的非热活性粒子，其中的非平衡主动力建模的Ornstein-Uhlenbeck过程。在无驱动力的限制下，模型简化为原子玻璃形成流体Wahnström二元混合物的被动布朗动力学。众所周知，Wahnström混合物显示出缓慢动力学的出现与基于二十面体的局部有利结构的形成之间的强烈相关性。在这里，我们研究了非平衡力如何影响系统的局部结构，并发现这些强烈促进二十面体秩序。富含局部二十面体序的相对应于非常低势能的配置，这表明自推进模型中的非平衡动力学可以有效地用于探索二元混合物的势能面，并且可以获得使用被动动力学难以达到的状态。
2017-05-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective phases in overdamped magnetic self-propelled spherocylinders
Universidad de Chile（智利大学）；Universidad Adolfo Ibáñez（阿道夫·伊巴涅斯大学）
通过将磁性相互作用建模为双单极子模型，结合粒子伸长几何，发现系统出现气体、极性群、链、涡旋排列和锁定二聚体等丰富集体相，为控制磁性活性物质相干态提供了实验可调参数。
2026-06-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Local control for the collective dynamics of self-propelled particles
本研究以自驱动粒子典型模型为对象，发现单个粒子的局部加速度可驱动集体动力学转变，该触发能力呈层级分布且有空间模式，转变中的混沌源于分形吸引域边界，为人工集群去中心化控制提供新思路。
2024-01-29 cond-mat.soft
Nonequilibrium glassy dynamics of self-propelled hard disks
我们分析了集体动力学的自推进粒子在大密度制度被动粒子进行动力逮捕到一个无定形的玻璃态。我们捕获的竞争之间的自推进和拥挤的影响，使用一个二维模型的自推进硬盘，我们研究使用蒙特卡罗模拟。虽然活动驱动系统远离平衡，自推进粒子进行动力学逮捕，我们详细描述和比较其平衡对应。特别是，动态逮捕的临界密度不断转移到更大的密度，随着活动的增加，和松弛时间是令人惊讶的，以及描述的代数发散产生的高度集体动力学的出现。这些结果表明，活性粒子的致密组件进行非平衡玻璃化转变，这是深刻的影响，自推进机制。
2014-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Order-disorder transition in repulsive self-propelled particle systems
我们研究的集体动力学排斥自推进粒子。粒子由耦合的运动方程控制，包括极性自推进、速度和极性阻尼、排斥性粒子-粒子相互作用和确定性动力学。粒子动力学模拟表明，具有大的密度波动的集体相干运动自发地出现从无序，各向同性状态。在极性旋转阻尼较强的参数区域，系统在亚稳态无序状态下经过一段等待时间后，突然转变为吸收有序状态。为了对集体行为的机制有一个简单的理解，我们分析了二元粒子的散射过程。我们表明，这种方法正确地预测在稀极限的有序-无序转变。同样的方法扩展到有限密度，虽然它不同意从多粒子模拟的结果，由于多体相关性和密度波动。
2016-11-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Pattern formation and phase transition in the collective dynamics of a binary mixture of polar self-propelled particles
研究了具有不同运动特性的极性自推进粒子（SPPs）混合物的集体行为。二元混合物由固定速度$v_s$的慢速移动SPP（sSPP）和固定速度$v_f$的快速移动SPP（fSPP）组成。这些SPP通过短程相互作用相互作用，而不管它们的类型。它们在外部噪声$η$的影响下遵循类似于Vicsek模型（VM）的某些位置和速度更新规则移动。在不同的$v_f$值下研究该系统，对于固定的密度$ρ=0.5$，保持$v_s=0.01$恒定。不同的相位分离的集体模式，出现在系统中的一个广泛的噪声$η$的特点。发现fSPP和sSPP在稳态下是取向相位同步的。我们研究了一个取向有序无序转变的角度噪声$η$和确定的临界噪声$η_c$不同的$v_f$。有趣的是，这两个物种对于$v_f<100v_s$表现出连续转变，而对于$v_f>100v_s$表现出不连续转变。一组新的临界指数确定的连续过渡。然而，二元模型被发现是非普适的临界指数的值取决于速度。研究了相互作用半径对系统行为的影响。
2022-08-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective dynamics of self-propelled particles with variable speed
理解生物系统中集体运动的组织是一个持续的挑战。本文考虑变速自推进质点的一个极小模型。从学校的鱼的实验数据的启发，我们引入了幂律依赖的每个粒子的速度在其附近的偏振阶的程度。我们推导出一个粗粒度的连续近似分析这个模型，并发现，虽然变速规则不改变的顺序过渡导致集体运动的细节，它引起的速度或局部极化顺序和局部密度之间的逆幂律相关性。使用数值模拟，我们验证了这种连续描述的有效性范围和探索制度超越it.We发现，在无序状态接近过渡，一个相分离的制度，大多数粒子集群成几乎静态的群体包围孤立的高速粒子。我们认为，负责这一制度的机制可能存在于广泛的集体运动动力学。
2012-02-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Individual and collective dynamics of self-propelled soft particles
可变形的自推进粒子为我们提供了最重要的非线性耗散系统之一，例如，与微生物的运动有关。强调这是一个非平衡开放系统中局部化对象的主题。我们引入一组耦合的常微分方程来研究由于迁移、自旋和变形之间的非线性耦合而引起的单个软粒子的各种动力学。通过引入粒子间的相互作用，通过改变粒子密度和相互作用强度，研究了集体动力学及其坍缩。我们强调，自推进粒子的组件也表现出各种非平衡局域模式。
2013-09-21 cond-mat.soft nlin.PS
Self-propelled hard disks: implicit alignment and transition to collective motion
我们发现，低密度均匀相的自推进硬盘表现出从各向同性的极性集体运动的过渡，虽然从Vicsek一个定性不同的类。在没有噪声的情况下，在各向同性相和完全极性吸收状态之间发生突然的不连续过渡。随着噪声的增加，过渡在三临界点处变得连续。我们解释了我们所有的数值结果的玻尔兹曼理论的框架内，二进制散射特性的基础上。我们表明，本模型和Vicsek模型之间观察到的定性差异，在他们的相行为的水平，采取他们的起源在散射事件发生的完全相反的物理。我们认为，这种差异一般将举行自推进粒子与排斥短程相互作用的系统。
2015-02-26 cond-mat.soft
Wetting dynamics by mixtures of fast and slow self-propelled particles
我们研究主动表面润湿细菌的极小模型，考虑到生物物质的内在运动多样性。混合的“快”和“慢”的自推进布朗粒子被认为是在一个壁的存在。润湿层厚度的演变显示出一个过冲前的平稳性和其组成演变成两个阶段，平衡后，缓慢消除多余的颗粒。非单调的演变所示，产生从延迟雪崩向稀相结合的瞬态粒子前的出现。
2023-01-05 cond-mat.soft physics.bio-ph
Soft deformable self-propelled particles
在这项工作中，我们调查的集体行为的自推进粒子变形，由于本地成对相互作用。我们证明，这种变形单独可以诱导对齐的速度矢量。集体运动的发病进行了分析。应用高斯核心粒子之间的排斥，我们发现一个过渡到无序的非集体运动下的压缩。我们在这里解释说，这反映了可重入流体行为的一般高斯核心模型，现在适用于自推进系统。截断高斯势可以导致团簇结晶或更无序的团簇状态。对于高斯核势的中间值，我们第一次观察到可变形自推进粒子的走向。最后，没有核心潜力，但包括取向噪声，我们连接我们的描述与Vicsek的方法为自推进粒子的相互作用对齐。
2012-08-06 cond-mat.soft
Anonymous leadership and stochastic resonance in collectives of self-propelled robots
Instituto Tecnológico de Buenos Aires (ITBA)（布宜诺斯艾利斯理工学院）；CONICET（阿根廷国家科学研究委员会）
研究匿名领导者对自驱动机器人集体的影响，发现其在中间扰动水平下诱导随机共振，通过Kilobot实验和模拟验证领导者反转周期与系统无扰动平均驻留时间匹配时产生共振。
2025-10-14 cond-mat.other cond-mat.soft
Collective guiding of acoustically propelled nano- and microparticles for medical applications
自推进纳米和微型器件最重要的潜在应用之一是靶向药物递送。为了实现这一点，需要能够被共同引导朝向患者体内的目标的生物相容性颗粒。声推进纳米和微粒构成了这样的生物相容性，人工能动颗粒的有前途的候选人。通过自推进纳米和微型装置进行靶向药物递送的主要剩余障碍是还实现可靠且生物相容的方法，用于将它们集体引导到它们的目标。在这里，我们提出了这样一种方法。正如我们通过计算机模拟所证实的，它允许通过结合空间和时间相关的声场和时间相关的磁场来远程引导大量的声学推进粒子到规定的目标。该方法的工作原理没有详细的知识粒子的位置和任意的初始粒子分布。有了这些功能，它铺平了道路，为未来的应用自推进粒子作为车辆的靶向药物输送在纳米医学。
2021-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
Collective behavior of penetrable self-propelled rods in two dimensions
自推进粒子的集体行为在运动性测定中在微尺度上观察到游泳者如精子和细菌以及蛋白质细丝。这类系统的性质既取决于它们的维数，也取决于它们粒子之间的相互作用。我们引入了一个二维自推进杆模型，该模型通过分离位移的伦纳德-琼斯势相互作用。由于有限的势垒，棒能够交叉。这个模型使我们能够有效地模拟系统的自推进杆，有效地在二维移动，但偶尔可以逃脱到第三维，以通过对方。我们的准二维自推进粒子描述了一类活跃的系统，其中包括microswimmer靠近墙壁和细丝推进基板上。利用蒙特卡罗模拟，我们首先确定了被动棒的各向同性相变。使用布朗动力学模拟，我们的特点团簇形成的自推进棒作为一个功能的推进强度，噪音，和能量障碍。与具有无限势垒的棒相反，推进强度的增加不仅有利于对准，而且有效地降低了阻止棒交叉的势垒。因此，我们找到了一个集群窗口，在中等推进强度的最大集群大小。
2014-01-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Directional cues affect the collective behaviour of Self propelled particles in one dimension
本研究探究一维下充当定向线索的淬灭无序对自驱动粒子集体行为的影响，构建微观模型与粗粒化运动方程，发现无序使有序团簇尺寸代数衰减、大团簇分裂并引发粒子局域化。
2024-05-14 cond-mat.soft
Effect of the orientational relaxation on the collective motion of patterns formed by self-propelled particles
研究了自推进粒子的集体行为，这些粒子经历了自推进速度的斑图形成和旋转弛豫的竞争过程.在完全按照以前的工作，我们观察到的SPP的不同的稳定状态之间的过渡所造成的复杂的相互作用之间的影响，斑图形成，取向顺序，以及SPP密度和取向场之间的耦合。基于严格的解析和数值计算，我们证明了SPP速度场的取向弛豫速率是决定SPP系统稳态的主要因素。此外，我们确定的参数平面，描绘定性不同的休息和运动状态的域之间的边界。此外，我们还解析计算了表面等离子体的集体速度$\vec{v}$，并表明它与我们的数值结果完全一致。我们定量地证明了$\vec{v}$在接近运动模式和均匀稳态之间的过渡边界时不会消失。
2016-11-07 cond-mat.soft
Collective behaviors of self-propelled particles with tunable alignment angles
Tohoku University（东北大学）
本文提出了一种具有可调对齐角度的自驱动粒子模型，通过数值模拟发现其在特定参数范围内表现出反平行带等独特集体行为，揭示了多体相互作用对向列序的破坏作用。
2025-12-24 cond-mat.soft nlin.AO
Aggregation of self-propelled colloidal rods near confining walls
利用布朗动力学和动力学密度泛函理论研究了封闭通道中自推进胶体棒的非平衡集体行为。我们观察到一个聚集的过程中，杆自组织成瞬态堵塞集群在通道壁。在这个过程的早期阶段，形成了快速增长的刺猬状集群，它们基本上是不动的。在后期阶段，这些簇中的大多数溶解并移动成滑动通过壁的线化聚集体。
2008-09-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Simple and faithful nonlinear field equations for aligning self-propelled rods
我们推导出一组最小但完整的非线性场方程描述的集体性质的自推进棒从一个简单的微观出发点，Vicsek模型与cross-alignment。线性和非线性动力学分析表明，与原来的微观模型吻合得很好。特别是，我们推导出一个明确的表达式，形成密度隔离，带状的解决方案，使我们能够开发一个更完整的分析图片的问题在非线性水平。
2012-07-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flocking in Binary Mixtures of Anti-aligning Self-propelled Particles
本文研究反对齐自推进粒子二元混合物，发现排斥性局部相互作用可产生全局极性有序，并通过玻尔兹曼散射理论实现定量预测，揭示大体系中的微相分离与斑块条纹图案。
2023-04-11 cond-mat.soft
Self-Propelled Rods: Insights and Perspectives for Active Matter
广泛的实验系统，包括滑行，群集和游泳的细菌，体外运动性测定以及摇动颗粒介质通常被描述为自推进杆。这些实体的大量集合显示了各种各样的自组织集体现象，包括移动的极团、极和极动力带、迁移率引起的相分离、拓扑缺陷和中尺度湍流等的形成。在这里，我们给出了一个简短的调查的实验观察和审查的理论描述自推进杆。我们的重点是紧急斑图形成的合奏干自走棒受短程，接触介导的相互作用和他们的湿同行，也受到远程流体动力学流。总而言之，自推进棒提供了一个总体主题，涵盖了活性物质的许多方面，包含充分探索的限制情况。它们的集体行为不仅连接了已充分研究的极性自推进粒子和活性向列相分子的机制，包括活性相分离，而且还揭示了丰富多样的新模式。
2019-11-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Non-equilibrium clustering of self-propelled rods
出于在滑翔细菌聚集现象，我们研究集体运动的二维模型的积极，自我推进杆相互作用，通过体积排阻。在对单个颗粒的模拟中，我们发现足够大的堆积分数（eta）或长宽比（kappa）有助于颗粒聚集。在模拟中的集群的过渡是很好地捕捉到的集群大小分布的平均场模型，它预测的过渡值kappa_c的纵横比为固定的包装分数是由kappa_c = C/eta - 1，其中C是一个常数。
2006-04-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entropons as collective excitations in active solids
本研究针对活性晶体非平衡稳态的振动动力学问题，提出由活性产生、与声子共存且强自驱动下占优的熵振子概念，可通过胶体、颗粒活性物质及生命系统实验验证。
2022-07-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Glassy dynamics of athermal self-propelled particles: Computer simulations and a nonequilibrium microscopic theory
我们结合计算机模拟和分析理论来研究在自推进的唯一影响下演化的无热粒子的致密组装体中的玻璃态动力学。模拟结果表明，当自推进粒子的持续时间增加时，局部结构变得更加明显，而长时间动力学首先加速，然后减慢。这些看似矛盾的演变解释通过构建一个非平衡模式耦合的相互作用自推进粒子的理论。为了预测集体动力学，理论需要定态结构因子和定态局部速度相关。它产生非平凡的预测与模拟定性一致的自推进粒子的玻璃动力学。
2015-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mixtures of self-propelled particles interacting with asymmetric obstacles
本文模拟快慢活性布朗圆盘与非对称半圆盘障碍物的相互作用，揭示自推进速度多样性会富集快粒子并协同放大整流电流，且稳态密度关系违反杠杆规则。
2023-06-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamics of self-propelled hard rods
出于最近的模拟和实验上的滑翔细菌聚集，我们研究了一个模型的集体动力学的自推进硬棒在基板上的两个维度。杆具有有限的尺寸，通过排除体积相互作用，并且它们的动力学通过与衬底的相互作用而过阻尼。从含非热噪声源的微观模型出发，导出了系统的连续描述。流体动力学方程，然后用来表征可能的稳定状态的系统和它们的稳定性作为一个功能的颗粒包装分数和自推进速度。
2007-08-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Motility versus fluctuations in mixtures of self-propelled and passive agents
许多生物系统由自我运动和被动的代理人，这两者都有助于整体功能。然而，对这种混合物的性质的研究很少。在这里，我们制定了一个模型的自动和被动剂的混合物，并表明，该模型产生了三个不同的动力学阶段：一个无序的mesoturbulent阶段，一个极性植绒阶段，和一个涡旋阶段，其特征在于大规模的反向旋转的旋涡。我们使用数值模拟来构建相图，并比较自运动细菌悬浮液模型的不同阶段的统计特性。我们的研究结果提供了关于微生物和被动颗粒的相互作用的具体见解，并为人工活性物质的有效技术实现提供了新的战略指导。
2014-07-01 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Mechanism of the Nonequilibrium Phase Transition in Self-Propelled Particles with Alignment
本研究利用景观-通量方法与粗粒化映射，揭示了Vicsek模型中非平衡相变的机制，发现非平衡通量逆时针旋转并驱动有序-无序转变，为理解复杂系统集体运动提供了新视角。
2024-11-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergent collective motion of self-propelled condensate droplets
本研究揭示固体基底覆盖薄油膜时冷凝水滴自发涌现的蛇形及圆周集体运动，其自推进由合并小液滴释放的界面能驱动，具有传热与集水应用潜力。
2023-11-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Confinement and collective escape of active particles
活性物质广泛地涵盖了自推进粒子的动力学。虽然在同质活动系统中集体行为的发生已经得到了相当好的理解，但是诸如障碍物和陷阱之类的非同质性的影响缺乏整体的清晰度。在这里，我们研究相互作用的自推进粒子如何被捕获并从陷阱中释放。我们已经发现，被捕获的粒子聚集成一个具有晶体结构的轨道凝聚体。随着更多的颗粒被加入，被捕获的冷凝物作为一个整体逸出。我们的结果揭示了在活性物质中的禁闭效应和淬火无序效应。
2021-11-19 cond-mat.soft
Many-body dynamics of chemically propelled nanomotors
利用粗粒化微观动力学模型研究了由催化球和非催化球在准二维受限几何中形成的化学推进球二聚体马达的集体行为.将燃料转化为产物的催化球处的化学反应产生耦合到溶剂自由度的力，这是微观动力学中的动量守恒的结果。多体系统的集体行为受马达之间的直接分子间相互作用、化学梯度引起的趋化效应、流体动力学耦合和热噪声的影响。分离成高，低密度相和全球均匀的状态与强波动的电动机特性的函数进行了研究。这种行为的因素进行了讨论的背景下，积极的布朗模型。
2017-08-06 cond-mat.soft
Symmetry and stability of orientationally ordered collective motions of self-propelled, semiflexible filaments
该研究通过布朗动力学模拟准二维自驱动半柔性细丝的集体运动，揭示无微观取向扭矩时长程取向有序依赖细丝重叠，其对称性由重叠能和柔性决定，且长程极性有序是有限刚度系统唯一活性动力学稳态。
2024-07-11 cond-mat.soft
Curvature-Controlled Geometrical Lensing Behavior in Self-Propelled Colloidal Particle Systems
在许多生物系统中，细胞赖以生存的表面的曲率会影响它们的集体性质。曲率同样会影响活性胶体颗粒的行为。我们使用分子模拟的自推进活性粒子表面的高斯曲率（正和负），曲率的符号和幅度可以改变系统的集体行为。曲率作为一个几何透镜和移动的临界密度的motility-induced相分离（MIPS），以较低的值为正曲率和较高的值为负曲率，这是我们在理论上解释的球面和双曲空间中的平行线的性质。曲率也流化致密MIPS集群由于出现的缺陷模式破坏集群内部的晶体秩序。利用我们的研究结果，我们设计了三个限制表面，战略性地结合不同曲率的区域，以产生一系列新颖的动态相位，包括循环MIPS的spherocylinders，波状MIPS的spherocones，和集群波动的metaballs。
2022-02-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Collective Vortical Motion and Vorticity Reversals of Self-Propelled Particles on Circularly Patterned Substrates
通过对极化和不相交的环状聚合物的粗粒分子动力学模拟，研究了自推进粒子在圆形图案化基底和圆形约束共同作用下的集体行为.该研究是在广泛的范围内的值的SPPs包装分数$\barϕ$，运动力$F_D$，和面积分数的图案化区域。在低包装分数，SPPs被排除在系统的中心，并表现出由基板在$F_D$的中间值占主导地位的旋涡运动。该禁区是由于驱动力和由基板引起的扭矩之间的耦合，其引起SPP的向外螺旋运动。对于高值的$F_D$，从中心的SPPs排除是由限制边界。在高值的$\barϕ$，衬底图案导致反转的涡，这成为准周期性的增加$\barϕ$。我们还发现，基板图案是能够分离的SPP基于他们的motilities。
2023-01-26 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Mode-coupling theory for mixtures of athermal self-propelled particles
提出一种针对无热自驱动粒子混合物的透明活性模式耦合理论，通过类比被动欠阻尼MCT策略进行推导，并成功预测了活性布朗准硬球Kob-Andersen混合物的动力学定性特征。
2023-04-18 cond-mat.soft
Unidirectional laning and migrating cluster crystals in confined self-propelled particle systems
描述自推进粒子集体行为的一个标准方法是Vicsek模型：点状自推进粒子倾向于在每个时间步将其迁移方向与其最近邻居的迁移方向对齐。在这里，我们使用的Vicsek模型的一个变体，包括成对排斥相互作用。将系统限制在平行的壁之间可以定性地改变其外观：可以出现与先前报道的不同的横向状态。所有泳道平均显示所含颗粒的相同迁移方向，泳道之间具有有限的间隔距离。此外，在某些参数范围内，我们观察到集体迁移集群，安排在一个近似六边形的方式。我们认为这些规则纹理背后的机制是对齐机制中的过度反应。考虑更现实的情况下，非点状粒子的存在下，限制表面通常是重要的比较实验系统。
2013-10-29 cond-mat.soft
Self propelled particle transport in regular arrays of rigid asymmetric obstacles
我们报告的数值结果表明，实现净运输的自推进粒子（SPP）的存在下，一个二维的规则阵列的凸，对称或不对称，刚性障碍。排斥粒子间（软盘）和粒子障碍物的相互作用没有对齐规则。我们发现，SPP提出了一个涡型运动周围凸对称障碍物，即使在没有水动力效应。这样的运动不是针对单个SPP观察到的，而是SPP围绕障碍物的集体运动的结果。在不存在外场的情况下，在非对称凸形障碍物阵列中自发地建立了稳定的粒子流。我们的结果主要是自推进粒子附着在固体表面的倾向的结果。
2014-07-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Solitary wave state in the nonlinear Kramers equation for self-propelled particles
我们利用非线性Kramers方程研究了自传播粒子的集体现象。孤立波态是由具有非零平均速度的空间均匀有序态的不稳定性产生的。两个不同高度的孤立波合并成一个较大的孤立波。利用自洽方法构造了孤立波的近似解。的相变的孤立波状态是一阶或二阶，这取决于控制参数。
2017-09-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.PS
Collective Dynamics of Self-propelled Semiflexible Filaments
本文利用自驱动蠕虫状链模型研究半柔性丝状体的集体动力学，发现通过调节弯曲刚度、活性和长径比可诱导出包括螺旋相、团簇相和活性湍流等多种非平衡相态，为组织活性物质提供了可调稳态参考。
2018-02-21 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Self-Propelled Rods: Linking Alignment-Dominated and Repulsion-Dominated Active Matter
我们研究了一个强大的自推进杆通过体积排阻相互作用的模型，并表明其集体动力学包括相应的Vicsek式模型（局部对齐是唯一的相互作用），和运动诱导的相分离（当排斥占主导地位时发生）。这些结果统一了迄今为止关于干活性物质的基本上互不相关的知识体系，并澄清了所涉及的各个相的性质。
2018-07-03 cond-mat.soft
Active crystals and their stability
最近引入的活性相场晶体模型描述了自推进粒子系统中有序静止和运动晶体的形成。增加主动驱动，静止的晶体可以被迫作为单个移动物体执行集体有序的迁移。我们在这里证明，这些有序的迁移结构是线性稳定的。换句话说，在迁移过程中，即使在大的长度尺度上，单晶织构和全局有序的集体运动也被保留下来。此外，我们认为自推进的颗粒被薄流体膜包围的基板上。我们发现，在这种情况下，由此产生的流体动力学相互作用可以不稳定的顺序。
2014-01-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Formation and collision of traveling bands in interacting deformable self-propelled particles
我们研究了相互作用的可变形自推进粒子的集体动力学，当粒子的局部密度增加时，粒子的迁移速度增加。二维数值模拟表明，迁移速度的这种局部密度依赖性很容易形成与之前在Vicsek型模型中发现的相似的旅行带。我们证明了一对向相反方向运动的条纹带不会被迎面碰撞破坏，而是在碰撞后再次存活下来。
2013-07-25 cond-mat.soft
Dynamical clustering and phase separation in suspensions of self-propelled colloidal particles
我们研究了（准）二维胶体悬浮的自推进球形颗粒的实验和数值。这些颗粒是碳涂层的Janus颗粒，由于近临界水-卢剔啶混合物中的扩散泳动而被推进。在低密度，我们发现，驱动稳定小集群。在较高密度下，悬浮液经历相分离成大的团簇和稀气相。相同的定性行为中观察到的一个极小模型的排斥性自推进粒子缺乏任何对齐相互作用的模拟。观察到的行为是合理的动力学不稳定性，由于自陷的自推进粒子。
2013-05-17 cond-mat.soft
Binary phase separation in a collection of self-propelled particle with variable speed
本文研究了自推进粒子二元混合物的集体行为。粒子以{ \it变速}沿其前进方向移动，并通过短程对齐相互作用进行相互作用。引入变速参数$γ>0$，使$γ=0.0$模型简化为{ \it恒速} Vicsek模型。我们将粒子与两种不同的$γ$混合，研究了不同的$γ$选择和噪声强度下混合物的稳态行为。其中一个$γ$保持固定为$1.0$，另一个从小的$0.0$变化为较大的值$8.0$。用两类序参量表征体系的性质：（i）取向序参量，它是体系有序性的度量;（ii）密度序参量，它是体系相分离的度量。对于所有的$γ$的集合，系统表现出从无序到有序状态的转变的噪声强度的变化。过渡和临界噪声的性质是独立的值的$γ$，这也支持从粗粒度的流体动力学研究。随着系统参数（$γ$ 's，$η$）的变化，我们发现了四种不同的相：（i）有序相分离，（ii）有序混合，（iii）无序混合和（iv）无序相分离。我们的研究揭示了不同类型活性颗粒混合物的不同相。
2019-02-01 cond-mat.soft
Collective behavior of self-propelled rods with quorum sensing
活性剂-如运动性测定中的泳动颗粒、细菌、精子和细胞骨架丝-显示出多种多样的运动性诱导的集体行为，如聚集、聚集和相分离。在生物膜形成过程中，泳动颗粒和细菌的致密悬浮液的行为由两种主要的物理机制决定：（i）体积排阻（短程空间排斥）和（ii）群体感应（由于局部化学环境的改变而导致的较长距离的减少的推进）。为了系统地表征这样的系统，我们研究半穿透自推进杆在两个维度上，与推进力，随着当地杆密度的增加，采用布朗动力学模拟。体积排斥和群体感应都导致相分离，然而，结构和杆动力学有很大的不同。群体感应增强了团簇的极性，诱导了团簇边缘的杆状细胞的非对称性，并增强了团簇形成。对于系统，其中杆在高密度下基本上变得被动，观察到星状和条纹的形成。与具有较小纵横比的杆相比，具有较大纵横比的杆系统显示出更有序的结构，这是由于它们具有更强的对齐，具有几乎圆形的星状结构，以获得强烈的密度依赖性推进力。随着群体感应相互作用范围的增大，局域密度减小，星状结构变得不稳定，并出现极性刺猬簇和具有结构域的簇。我们的研究结果表征结构的形成和动力学由于两个质量不同的相互作用机制，空间位阻和群体感应，这两个相关的工程泳微泳以及生物膜形成的细菌的竞争。
2018-07-19 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dynamic oscillatory cluster ordering of self-propelled droplets
我们在这里报告一个特殊的动态有序状态的集群液滴的有机溶剂的混合物。这些液滴由表面活性剂水溶液表面上的溶质Marangoni效应驱动。它们形成时间环簇，在形成后立即开始崩溃。该过程重复5- 20分钟，持续数小时以上。我们提出了一个非均匀力模型，从现象学上理解这种动力学的基本机制，其中作用在每个粒子上的力被不同地控制。这种液滴系统提供了一个简单的，非生物的实验模型，研究复杂的动力学状态实现了一组自推进粒子。
2017-06-01 cond-mat.soft
Swarming and swirling in self-propelled polar granular rods
利用各向异性振动棒的实验和准二维数值模拟，我们表明，形状起着重要的作用，在自推进（SP）粒子的集体动力学。我们表明，SP棒表现出局部有序，聚集在侧壁，和集群在圆形SP颗粒缺席。此外，我们发现，在足够强的激发SP棒从事持续的旋涡运动中的速度是强烈相关的粒子取向。
2007-10-26 cond-mat.other cond-mat.soft
Asymmetry-Induced Chiral Dynamics in Coupled Self-Propelled Robots: Spinning and Circular Motion
Indian Institute of Technology Mandi（印度理工学院曼迪分校）；Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
研究两个由弹簧耦合的自推进活性布朗机器人系统中几何不对称如何产生净扭矩，导致持续旋转运动，并展示三种动力学状态：奔跑-翻滚、圆周轨迹和自旋。
2026-07-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Noise and diffusion of a vibrated self-propelled granular particle
颗粒材料是活性物质的重要物理实现形式。在振动流化的颗粒物质中，扩散和自推进都来自相同的碰撞力，不像许多其他活性系统，在这些活性系统中，单粒子流动性的起源和与噪声的耦合之间有一个清晰的分离。在这里，我们提出了单粒子运动的实验研究，在振动的颗粒单层，随着理论分析，比较晶粒运动在短期和长期的时间尺度的假设和预测，分别，活性布朗粒子（ABP）模型。结果表明，尽管噪声和推进之间的独特关系，粒状介质显示ABP模型预测的通用功能，并表明这是一个有效的框架来预测集体现象。此外，我们的分析方案，用于验证模型的输入和输出可以应用到其他粒度和非粒度系统。
2017-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Power-law correlation in the homogeneous disordered state of anisotropically self-propelled systems
本文通过流体力学论证、自推进晶格气体模拟及非厄米微扰理论，揭示了各向异性自推进系统均匀无序态中密度与极性关联的普适幂律衰减规律，并给出结构因子解析表达式。
2024-06-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Understanding Collective Dynamics of Soft Active Colloids by Binary Scattering
在主动推进的粒子系统中，集体运动是在非常局部的尺度上通过由少数粒子组成的相干运动单元的成核而触发的。这些单位随着时间的推移而生长和合并，最终形成一种长距离有序的、连贯移动的状态。到目前为止，还没有自下而上的理解如何微观动力学和组分之间的相互作用与系统的有序不稳定性。在本文中，我们研究了一类模型的推进胶体允许明确治疗的微观细节的碰撞过程。具体地说，模型方程是牛顿运动方程，具有用于粒子的驱动力、耗散力和相互作用力的单独的力项。针对稀粒子系统，我们分析了这些模型的二元散射行为，并基于微观动力学确定了相应的碰撞规则，即，碰撞前速度和碰撞参量对碰撞后速度的映射。通过研究二进制散射，我们还发现，所考虑的模型为活性胶体共享相同的平行对齐的原则：第一个传入的粒子（相对于碰撞中心）是对齐的第二个粒子作为相遇的结果。这种行为与非驱动耗散气体中的取向明显不同。此外，所获得的碰撞规则本身作为一个出发点，以确定相边界的长程有序，相干移动状态的应用动力学理论推进粒子系统。碰撞规则的微观起源提供了一个机会，通过与多粒子模拟的直接比较，定量地审视动力学理论对推进粒子系统的预测。
2013-10-23 cond-mat.soft
Boundary-Mediated Phases of Self-Propelled Kuramoto Particles
INFN, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；Department of Physics and Astronomy, University of Padova（帕多瓦大学物理与天文学系）
研究边界条件对自推进Kuramoto粒子集体行为的影响，揭示驱动机制如何导致不同聚集态。
2026-03-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Spontaneous Segregation of Self-Propelled Particles with Different Motilities
我们使用布朗动力学模拟在两个维度上研究了自推进和被动棒状粒子的混合物。模拟结果表明，这两个物种自发地分离产生一个丰富的阵列的动力域结构，其属性取决于推进速度，密度和组合物。除了提出相图作为系统参数的函数，我们调查的机制驱动隔离。我们发现，自推进和被动杆之间的碰撞频率的差异提供了一个驱动力的隔离，这是放大的自推进杆的倾向，群集或集群。最后，自推进和被动棒表现出巨大的数字波动足够的推进速度。
2011-10-13 cond-mat.soft physics.bio-ph
