Influence of PEG on the Clustering of Active Janus Colloids
响应于局部环境线索以确定性方式推进的微米级胶体颗粒是自然界中发现的自推进实体的有用类似物。天然和合成的活性胶体系统通常都位于边界附近或拥挤的环境中。在这里，我们描述了实验中，我们测量过氧化氢浓度和分散的聚乙二醇（PEG）的5微米催化活性Janus颗粒在低浓度下的聚集行为的影响。我们发现，集群发生在合奏的活性Janus颗粒的增长与过氧化氢浓度在PEG的情况下的程度。一旦加入PEG，在低PEG体积分数下聚簇略有增强，但在较高PEG体积分数下聚簇减少。在较高的PEG体积分数下，聚类得到缓解的区域对应于先前发现推进被淬灭的区域。基于补充代理的模拟表明，集群增长与名义速度。这些数据支持了这样的假设，即随着推进速度的增加，活晶体的生长得到增强，但是添加PEG将倾向于减轻团簇形成，这是在这些条件下猝灭推进的结果。
2021-01-15 cond-mat.soft
Self-propulsion mechanism of active Janus particles in near-critical binary mixtures
浸在近临界二元混合物中的金冠Janus粒子可以使用照明来推进。我们采用非等温扩散界面方法研究了单胶体的自推进机制。我们把这种运动归因于围绕粒子成核的微米级液滴边缘的体积力。因此，常用的表面速度概念不能解释自推进。颗粒的游动速度与液滴的形状和尺寸有关，这由所谓的临界等温线决定。存在两种不同的游动状态，取决于液滴是否部分或完全覆盖颗粒。有趣的是，游泳速度对温度的依赖性是非单调的，在这两个制度。
2015-06-18 cond-mat.soft
Multiplicity of actuated shapes in woven fabrics with twisted Janus fibres
我们调查的驱动机织物，包括积极的Janus纤维与强加的扭曲，弯曲在各向同性和非对称状态之间的相变时，在可变方向。包含具有不匹配的节距或旋向卷曲的一对Janus纤维的纺织品的基本特征是在延伸系数的一定范围内存在具有不同能量的多个稳定形状。如果活性纤维闭合成环，则产生扭转以适应弯曲方向的调整。通常通过添加更多的被动丝来稳定结构，并且在这种情况下也观察到多稳定性。
2018-06-25 cond-mat.soft
The influence of frequency and gravity on the orientation of active metallo-dielecric Janus particles translating under a uniform applied alternating-current electric field
针对交流电场中金属-介电 Janus 颗粒取向偏离问题，本文通过实验和转矩平衡分析揭示频率、电压、重力及颗粒-壁面作用的共同影响，并证明取向偏离会降低迁移率。
2023-12-05 cond-mat.soft
Microscopic and continuum descriptions of Janus motor fluid flow fields
主动介质，其组成部分能够自主移动，显示出不同于平衡系统的新特征。除了天然存在的活性系统，如游泳细菌种群，合成自推进纳米马达的活性系统已经开发出来。这些合成系统是有趣的，因为它们在各种领域的潜在应用。Janus粒子是球形几何形状的合成发动机，其中一个半球催化燃料转化为产物，另一个半球不催化，可以通过自扩散电泳在溶液中推动自己。在这种机制中，由不对称催化活性产生的浓度梯度导致马达上的力，该力引起周围介质中的流体流动。这些流体流动的详细研究，通过微观模拟的Janus电机运动和连续理论。结果表明，连续介质理论是能够捕捉到许多，但不是所有的Janus电机的动力学和流体的速度场的功能。
2016-11-11 cond-mat.soft
Light-Activated Self-thermophoretic Janus Nanopropellers
Univ. Bordeaux, CNRS, Centre de Recherche Paul-Pascal (CRPP)（波尔多大学，法国国家科学研究中心，保罗-帕斯卡研究中心）；CNRS, ENSL, Laboratoire de Chimie（法国国家科学研究中心，里昂高等师范学校，化学实验室）
本研究通过光激活实现无燃料、可逆的Janus纳米推进器，展示其在纳米尺度上操控主动物质的能力。
2026-02-19 cond-mat.soft
Programmable Active Janus Droplets Driven by Water/Alcohol Phase Separation
我们报告存在的自推进Janus液滴驱动相分离，这是能够提供货物在一个可编程的方式。自推进液滴最初由角鲨烷/单油酸甘油酯溶液中的水/乙醇混合物形成，并且取决于乙醇浓度在多达三个阶段中演变。在第一阶段中，液滴推进由源自乙醇在油相中的溶解的Marangoni流产生。在该过程中，液滴吸收表面活性剂分子;与乙醇的连续损失相结合，这导致水/乙醇/单油酸甘油酯混合物的相分离和Janus液滴的形成，即富水液滴连接到能够递送货物的富乙醇液滴。我们的特点不同的演化阶段的自推进的液滴周围的流场，从一个弱的推动者，在一个中性的游泳者，二聚体的中性游泳者的演变。最后，我们利用这个主动系统来运送DNA作为货物。通过改变液滴的化学成分来调整相分离之前的延迟时间，可以对几种不同的货物输送过程进行编程。
2016-12-23 cond-mat.soft
Sedimentation of self-propelled Janus colloids: polarization and pressure
我们研究实验-使用Janus胶体-和理论-使用活性布朗粒子-稀活性胶体的沉降。我们首先确认指数密度分布的存在。我们的实验表明，出现一个极化的稳定状态的有效平衡制度之外，即当v_s是不是比推进速度小得多。在不需要拟合参数的情况下，理论预测很好地描述了偏振态的实验分布。然后，我们讨论和比较三种不同的定义的压力沉降颗粒：颗粒的重量以上的一个给定的高度，动量和主动脉冲的流量，和压力计测量的力密度。
2018-05-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of a Cone Shape on the Motion of Active Janus Colloids
Green and Low-Carbon College, Yancheng Teachers University（盐城师范学院绿色低碳学院）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
通过双光子聚合3D打印和交流电场实验，研究了锥形形状对Janus微游泳者推进速度的影响，发现球形粒子最快，锥形突起影响速度，并揭示了频率依赖的运动方向反转。
2026-06-16 cond-mat.soft
Self-Propelled Janus Colloids in Shear Flow
为了充分利用人工活性胶体的潜力，研究它们对包括外部流动在内的各种外部刺激的反应具有极大的兴趣。因此，在本研究中，我们对悬浮在毛细管中的水性介质中的SiO2-Pt Janus颗粒进行了不同剪切流速的实验。粒子推进使用不同的H2 O2（燃料）浓度。对于一个特定的推进速度，随着剪切流的增加，从通常的随机主动运动到优先运动跨流线，然后最后沿流迁移的活动Janus粒子的运动的过渡，观察。我们的分析表明，这些转变是由扭矩由于近壁w.r.t.自推进。剪切扭矩有趣的是，我们发现，只有当这些扭矩是可比的，粒子排列的方式，使他们迁移显着跨越流线。
2020-06-19 cond-mat.soft
Directed Autonomous Motion and Chiral Separation of Self-Propelled Janus Particles in Convection Roll Arrays
自推进的两面神粒子由于它们自己的引擎而表现出自主运动。然而，由于这种运动的方向随机变化，它们对于新兴的纳米技术和生物医学应用几乎没有用处。在这里，我们数值计算表明，手性活性Janus的运动可以直接使他们的对流辊的线性阵列。自航运动的整流功率可达60%以上，远大于以往的报道。我们表明，手性Janus粒子的运动整流导致显着的分离的消旋和左旋活性粒子从外消旋二元混合物。此外，我们证明了如何有效地整流效果可以被利用来分离双螺旋和左旋粒子时，他们的固有扭矩分布与高斯统计。
2023-03-26 cond-mat.soft
Clustering Dynamics of SiO2-Pt Active Janus Colloids
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
研究SiO2-Pt活性Janus胶体在动态聚集体 regime 中的聚集体动力学，揭示了聚集体形成机制的转变及预测性描述。
2026-01-07 cond-mat.soft
Self-assembly and time-dependent control of active and passive triblock Janus colloids
本研究通过BD模拟扩展了活性三嵌段Janus胶体在更广密度与温度下的自组装研究，并提出一种活性时间协议，在更宽密度范围内实现了Kagome结构结晶，且结晶边界与早期MC模拟高度吻合。
2025-04-29 cond-mat.soft
Dielectrophoretic response and electro-deformation of soft bioparticles interacting with a metallo-dielectric Janus active particle
本研究探讨了外加电场下细胞核与金属-介电Janus活性粒子相互作用的介电泳响应与电致变形，通过等效液滴两相模型模拟，发现JP覆盖率可作为评估细胞核可变形性的生物力学标志物。
2025-04-20 cond-mat.soft
Hydrodynamic interaction of a self-propelling particle with a wall: Comparison between an active Janus particle and a squirmer model
利用格子Boltzmann模拟，我们研究了一个活跃的球形粒子附近的无滑移壁的流体动力学。我们开发了一个计算模型的活性Janus粒子，通过考虑不同的和独立的迁移率的两个半球和比较的行为，以一个标准的蠕动model.We表明，拓扑结构的远场流体动力学性质的活性Janus粒子是类似的标准蠕动模型，但在近场的流体动力学不同。为了研究近场效应如何影响粒子与平壁之间的相互作用，我们通过大量的数值模拟比较了Janus游泳者和无滑动表面附近的蠕动者的行为。我们的研究结果表明，这两个模型之间的一般是一个很好的协议，但他们揭示了一些关键的差异，特别是与低幅度的蠕动参数$β$。值得注意的是，当与标准蠕动器相比时，对于活性Janus颗粒，被捕获在表面处的颗粒的亲和力增加。最后，我们发现，当颗粒被困在表面上，平行于表面的速度超过了整体游泳速度和$|β|$的线性比例。
2017-11-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Linear and angular motion of self-diffusiophoretic Janus particles
利用Onsager-Casimir倒易关系，从理论上研究了自扩散电泳Janus粒子的主动运动。示出了单个JP的线速度和角速度分别是由JP上的力和扭矩引起的电化学力与流体流场的耦合引起的。通过将反应溶质的连续性方程减少到对应的电化学场的泊松方程，提供了半封JP催化溶质在其表面的化学反应的模型计算。我们发现，一个各向异性的化学活性本身就足以引起积极的线性运动的JP，而积极的旋转只发生在JP是不是轴对称的。在特定的相互作用的情况下，与溶质，JP的活性线速度示出相关的化学计量加权和的反应溶质的摩擦系数（或流体动力学半径）。我们的相互治疗进一步表明，需要观察远场扩散电泳的JP之间的相互作用，这依赖于在JP表面的界面溶质过剩与溶质的一个特定的相互作用。最值得注意的是，我们的方法适用于超越边界层近似和占主动运动的扩散和电泳性质。
2019-09-24 cond-mat.soft
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
Orbits, spirals, and trapped states: Dynamics of a phoretic Janus particle in a radial concentration gradient
本文提出球形趋化Janus粒子在径向浓度梯度中的理论模型，解析其速度，发现较线性梯度更丰富的动力学行为（含圆形轨道与俘获态），并揭示趋化迁移率比是调控关键，为微尺度操控与表面性质测量提供新途径。
2025-05-26 cond-mat.soft
Janus microswimmers are poor hydrodynamic mixers
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
通过实验和数值模拟研究光催化二氧化硅-二氧化钛Janus微球在集体行为阈值以下的密度下对示踪粒子扩散性的增强，发现近场相互作用主导增强，且单独的水动力学不足以引起大扩散系数被动组分的显著混合。
2024-04-02 cond-mat.soft
Patterned Substrates Unlock Self-Electrophoretic Phenomenon in Active Janus Microswimmers
Istituto di BioRobotica-Scuola Superiore Sant’Anna（机器人研究所圣安娜高等学院）；Wageningen University & Research（瓦赫宁根大学与研究）；Center for Materials Interfaces, Electron Crystallography, Italian Institute of Technology（意大利理工学院材料界面与电子晶体学中心）
本文提出用含球形凹槽的图案化基底制备Janus主动粒子，可调控铂厚度对比度、抑制Pt桥，在2.5% H₂O₂中提升推进效率，间接支持自电泳为主动粒子主要推进机制。
2026-09-04 cond-mat.soft
Experimental Observation of Flow Fields Around Active Janus Spheres
采用粒子跟踪测速技术研究了催化活性胶体在自由游动状态和受外力作用保持静止状态下的流体动力学流场。我们的测量结果提供了有关在附近的胶体表面的流体速度的信息，并确认了最近提出的推进机制。除了提供一个统一的理解的非平衡界面输运过程的利害关系，我们的研究结果开辟了一条道路，彻底描述这种活性粒子之间的流体动力学相互作用，并了解他们的集体动力学。
2019-06-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The stress tensor of dilute active colloidal suspensions
Center for Nonlinear Phenomena and Complex Systems, Université Libre de Bruxelles (U.L.B.)（非线性现象与复杂系统中心，布鲁塞尔自由大学）
研究稀释活性胶体悬浮液的应力张量，结合自扩散菲克效应和化学反应，推导出有效粘度公式及两个新贡献。
2025-03-14 cond-mat.soft
Phoretic Interactions Generically Induce Dynamic Clusters and Wave Patterns in Active Colloids
本文介绍了一种具有代表性的光相互作用活性胶体的极小模型。结合动力学理论，线性稳定性分析，和自扩散电泳和自热泳Janus胶体的自推进和电泳相互作用之间的一般关系的参数空间塌陷到两个维度：面积分数和Péclet数。当自生电泳场的寿命不是太短时，这种崩溃就会出现，并导致一个通用的相图，显示电泳相互作用{ \it generally}在典型的Janus胶体中诱导斑图形成，即使在非常低的密度下。由此产生的模式包括波和动态聚集体非常类似于在Janus胶体稀悬浮液实验中发现的活簇。
2017-06-05 cond-mat.soft
Colloidal Clusters as models for chiral active micromotors
本文提出用化学交联的Janus胶体团簇制备可调手性与轨道半径的活性转子，并揭示方位角均匀性与旋转动力学的关系，为研究合成手性转子集体行为提供了新平台。
2024-07-21 cond-mat.soft
Optimal run-and-tumble based transportation of a Janus particle with active steering
尽管通过使用各种推进机制已经使人造微米游泳者成为可能，但在存在热波动的情况下引导它们的运动仍然是一个巨大的挑战。这样的任务在生物系统中是必不可少的，生物系统提出了许多有趣的解决方案，这些解决方案对嘈杂的环境条件以及个体遗传组成的变异性具有鲁棒性。利用电场驱动的合成Janus粒子，我们提出了一种基于反馈的粒子引导方法，该方法与大肠杆菌的“奔跑和翻滚”行为非常相似，但在翻滚阶段具有确定性转向：当粒子的方向矢量与目标对齐时，粒子被设置为“奔跑”状态，而当它超过容差角α时，触发到“转向”状态的转变。主动和确定性的重新取向的颗粒是通过一个特征的旋转运动，可以通过调制的AC频率的电场，在这项工作中首次报道，打开和关闭。依靠数值模拟和分析结果，我们表明，这种反馈算法可以通过调整容差角α来优化。最佳复位角取决于转向状态下的信噪比，并在实验中得到了验证。所提出的方法是简单和强大的目标，尽管在自推进速度和个别粒子的角速度的变化。
2016-10-05 cond-mat.soft
Exact axisymmetric interaction of phoretically active Janus particles
研究了两个化学活性Janus粒子的轴对称相互作用。依靠场方程的线性和对称性参数，我们推导出粒子相对速度的一般解。我们表明，无论系统的化学性质，相对速度可以写为一个线性的几何函数的总和，只依赖于颗粒之间的间隙大小。我们通过一个精确的方法，占充分的化学和流体动力学的相互作用来评估这些功能。利用得到的解，我们揭示了每个隔间在相对运动中的作用，并讨论了不同相互作用的贡献。然后，我们表明，动力系统描述的相对运动的两个Janus粒子可以有多达三个不动点。这些不动点可以是稳定的，也可以是不稳定的，这表明两个Janus粒子的系统可以表现出各种各样的非平凡行为，这取决于它们的初始间隙大小和它们的化学性质。我们还研究了Janus粒子的具体情况，其中一个隔室是惰性的，并给出了它们在活动-迁移率参数空间中的相对行为的状态图。
2020-09-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Directed autonomous motion of active Janus particles induced by wall-particle alignment interactions
本文提出利用粒子-壁面对齐相互作用实现活性粒子运动整流，通过数值模拟证明微小的壁面对齐强度差异或重力阻力可打破上下对称性，使手性粒子以超过60%效率定向运动，而非手性粒子需借助Couette流诱导轨道运动，该机制对自推进性质和手性变化具有鲁棒性，可用于微游动体分选。
2025-11-06 cond-mat.soft
Effect of Convection Rolls in Motility-Induced Phase Separation of Active Janus Particles
Presidency University（总统大学）
该研究通过数值模拟探究二维对流卷中活性扬努斯粒子的运动诱导相分离，分析自推进、堆积分数与平流的相互作用，揭示平流抑制聚集、重入相等现象，表明对流卷可调控活性物质非平衡集体行为。
2026-08-19 cond-mat.soft
Axisymmetric Pushing of a Spherical Cargo using an Active Spherical Janus Motor
本文研究自扩散泳Janus马达轴对称推动球形货物的流体动力学，提出双多极模拟方法，揭示悬停与等速平移条件，为微纳马达操控提供理论依据。
2025-01-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic stresses in a multi-species suspension of active Janus colloids
本研究通过系统粗粒化微观动力学，计算活性Janus胶体多物种悬浮液的流体动力学应力张量多组分贡献，揭示单物种系统应力强度的调控机制及多物种系统中活性对张量的修饰与非互易性的产生。
2025-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A microscopic model for chemically-powered Janus motors
利用化学反应在溶液中推动自身的非常小的合成马达有望在新材料、科学和医学的开发中获得新的应用。这种潜在的应用前景，以及事实上，许多电机或有源元件的系统显示有趣的合作现象的根本利益，合成电机的研究已经成为一个活跃的研究领域。Janus马达，包括催化和非催化半球，在这些系统的实验和理论研究中占有重要地位。虽然Janus粒子系统的连续模型经常被用来描述电动机动力学，但能够解释分子间相互作用、多体浓度梯度、流体流动和热波动的微观模型提供了一种探索这些复杂的非平衡系统的动力学行为的方法，而不依赖于连续理论中经常进行的近似。从第一原理的微观模型的分析提供了一个基础，从该范围的有效性和局限性的近似理论的动力学可以进行评估。在本文中，Janus电机，电机与环境的相互作用只发生通过硬碰撞的扩散电泳推进的微观模型的构建，分析和理论预测相比。单电机和多电机系统的微观仿真进行说明的结果。
2016-05-16 cond-mat.soft
Active Motion of Janus Particle by Self-thermophoresis in Defocused Laser Beam
研究了半金属包覆胶体粒子在激光辐照下的自推进。该运动是由自热泳引起的：即，在颗粒的金属涂覆侧处的激光吸收产生局部温度梯度，该局部温度梯度又通过热泳驱动颗粒。为了阐明其机理，首次测量了微尺度Janus粒子周围的温度分布和热滑移流场。通过测量粒子上的温度下降，自推进的速度与基于可访问参数的预测相吻合。作为驱动微型机械的一种应用，介绍了一种微型转子热机。
2010-11-04 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Phase separation dependent active motion of Janus lipid vesicles
本文制备了相分离形成的Janus巨型单层囊泡，在交流电场下通过诱导电荷电渗实现自推进，并揭示了电场导致的run-and-tumble运动、增强旋转扩散及货物释放能力，为可编程人工微游泳器提供了新路径。
2023-11-01 cond-mat.soft physics.chem-ph
Wall accumulation of confined active Janus colloids due to effective active diffusivity
Florida International University（佛罗里达国际大学）；Colorado Mesa University（科罗拉多梅萨大学）；University of Colorado at Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
研究揭示了受限活性Janus胶体在交流电场下因有效跨通道扩散率导致的壁积累机制，通过实验测量发现粒子在通道内的时间依赖性再分布，揭示了约束控制的主导时间尺度。
2026-05-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermotaxis of Janus Particles
自主微泳者的相互作用对运动活性物质集体态的形成起着重要作用。我们详细研究了常见的微游泳器设计的双面Janus球与半球由不同的材料制成。它们的化学和物理表面性质可以被定制以微调它们的相互吸引、排斥或对齐行为。为了系统地研究这些效应，我们监测了由光学加热的金属纳米粒子产生的外部温度场中单个金帽Janus粒子的动力学。我们量化的Janus粒子的取向相关的排斥和对齐，并解释它在一个简单的理论模型的诱导热渗透表面通量。该模型揭示了粒子的角速度完全由Janus粒子的半球和它们的电泳迁移率对比之间的赤道上的温度分布决定。此外，外部温度场的畸变，其异质性的导热性被证明打破了问题的明显对称性。
2021-03-28 cond-mat.soft
Inferring interactions between active particles using harmonic traps
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫大学）
本文提出利用谐波陷阱中活性Janus粒子的稳态位置分布来推断其相互作用力与力矩，无需取向信息，为构建动态先进材料提供基础。
2026-09-18 cond-mat.soft
Floor- or ceiling-sliding for chemically active, gyrotactic, sedimenting Janus particles
表面结合催化化学反应自推进化学活性Janus粒子。在边界附近，这些粒子表现出丰富的行为，如发生壁约束的稳定状态的“滑动”。大多数活性颗粒倾向于沉淀，因为它们与溶液的密度不匹配。此外，由惰性核心材料装饰有帽状催化剂薄层组成的Janus球体是回旋立构的（“底部重”）。水平壁附近滑动状态的发生取决于主动运动和重力驱动的沉积和排列之间的相互作用。因此，重要的是要了解和量化的影响，这些重力引起的影响模型化学活性粒子的行为移动附近的墙壁。对于模型回旋，自泳Janus粒子，在这里，我们研究理论上的滑动状态的发生在水平平面壁，要么低于（“地板”）或以上（“天花板”）的粒子。我们构建“状态图”，表征这种状态的发生作为沉降速度和颗粒的回旋响应的函数，以及颗粒的泳动性。我们表明，在某些情况下，滑动状态可能同时出现在天花板和地板，而较大的一部分的实验相关的参数空间对应的粒子，将表现出滑动状态，只有在地板上或天花板上，或者根本没有滑动状态。这些预测与以前的实验研究和我们的实验结果进行了严格的比较Pt涂层的聚苯乙烯和二氧化硅的核心颗粒悬浮在过氧化氢水溶液中。
2020-01-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The dynamics of a self-phoretic Janus swimmer near a wall
研究了附近平面壁对泳动Janus微游泳器推进的影响，该微游泳器由其表面上的不对称反应驱动，该反应吸收反应物并产生产物。我们表明，这些游泳者的行为附近的墙壁可以归类为${\bf based \ on \ whether}$的游泳者是${\bf mainly}$吸收或产生反应溶质${\bf and \ whether}$，他们的游泳方向是这样的，惰性或活跃的脸是在前面。我们发现，壁诱导的溶质梯度总是促进游泳者沿壁推进，而流体动力学的影响导致的游泳方向远离壁的重新取向。
2015-05-29 cond-mat.soft
Theory of light-activated catalytic Janus particles
我们研究了活性Janus粒子的动力学，这些粒子通过化学“燃料”的光活化催化分解在溶液中自推进。“我们开发了一个光活性自泳粒子的分析模型，该模型解释了粒子不透明催化面对光的“自遮蔽”。我们发现，自遮蔽可以驱动“趋光性”（朝向光源的催化帽的旋转）或“反趋光性”，这取决于粒子的性质。通过分析热噪声的影响，我们发现粒子取向的分布是由具有非平衡有效势的玻尔兹曼分布捕获的。此外，趋光（反趋光）粒子的平均垂直速度表现出超线性（次线性）的强度依赖性。总的来说，我们的研究结果表明，光活性粒子对光表现出丰富的“战术”反应，这可以用来编程复杂的三维轨迹。
2019-05-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamically stable optical trapping of thermophoretically active Janus colloids
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
该研究通过动态稳定光学捕获Pt-硅胶Janus粒子，展示了热泳效应和位置分布的局域到非局域转换，推动了活性物质受限系统的理解。
2026-01-12 cond-mat.soft physics.app-ph physics.optics
Tracking Janus microswimmers in 3D with Machine Learning
本文提出利用Z-stack作为训练数据的机器学习方法在三维空间中追踪Janus微泳体，发现极端随机决策树模型在超过40 μm深度范围内表现最佳，可从标准宽场显微图像中定位具有光学不对称性的粒子，无需专用全息设备。
2022-06-23 cond-mat.soft
Dynamics of self-propelled Janus particles in viscoelastic fluids
实验研究了球形Janus胶体粒子在粘弹性流体中的主动运动。自推进是通过激光照射施加的临界聚合物混合物的局部浓度梯度来实现的。即使在该制度中，流体的粘度是独立的颗粒引起的变形率，我们发现一个显着的增加高达两个数量级的旋转扩散随着颗粒速度的增加，这可以描述由一个有效的旋转扩散系数依赖于Weissenberg数的现象。我们表明，这种效应引起的粘弹性介质中的微泳者的外力取决于其方向的高度各向异性的响应。
2016-03-16 cond-mat.soft
Inverse Solidification Induced by Active Janus Particles
当热激发或晶格中缺陷的浓度足够高时，晶体熔化。熔化后，晶体的长程序消失了，固体变成了流体。与固体熔化的经典情况相反，在这里，我们证明了一个反直觉的行为，在最初的无序矩阵中出现结晶长程序。这种不寻常的固化表现在一个系统的被动胶体颗粒容纳化学活性缺陷-光催化Janus颗粒。当活性缺陷引起的波动量（有效温度的量度）达到临界值时，观察到的结晶发生。这种不寻常行为背后的驱动机制纯粹是内部的，类似于爆炸引起的固化。在这里，“内部微爆炸”的作用是由胶体基质中缺陷的光化学活性发挥的。缺陷诱导的固化发生在非平衡条件下：只要在活性Janus粒子缺陷的表面处的催化光化学反应以离子流的形式提供恒定的能量供应，所产生的固体就存在。我们的发现对于理解远离热力学平衡的极端条件下物质的相变是有用的。
2020-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Self-diffusiophoresis of Janus particles in near-critical mixtures
从理论上研究了近临界水二甲基吡啶混合物中激光加热Janus粒子的自推进，并将其速度vp和蠕动参数\b{eta}与其两半球的润湿性联系起来.对于非离子表面力，粒子将活性帽向前移动，除了在强驱动下，如果其中一个半球吸引水而另一个半球吸引二甲基吡啶，则会发生更复杂的行为。vp和\b{eta}都显示出对加热功率的非单调依赖性，甚至可以改变符号。包括漂移的抗衡离子由于组成梯度，我们发现，一个带电的帽子与卢剔啶亲和力驱动粒子的帽子前进，并与水的亲和力在相反的方向，与实验结果一致。
2015-11-02 cond-mat.soft
Light-responsive active particles in a thermotropic liquid crystal
本文首次在热致液晶5CB中利用光热Janus粒子诱导局部向列-各向同性相变实现自推进，并通过考虑各向异性粘度和粘弹性的模型解释了不同光强下的粒子运动行为。
2024-05-07 cond-mat.soft
Self-assembly of micro-machining systems powered by Janus micro-motors
本研究展示Janus胶体可在微转子周围自组装形成有序构型，最大化扭矩以实现自主旋转，从而构建无需外部动力的自驱动微加工系统。
2017-07-12 cond-mat.soft
Flagellar Dynamics of Chains of Active Janus Particles Fueled by an AC electric field
研究了交流电场作用下自推进非对称胶体粒子（Janus粒子）的主动动力学。通过调节外加电场的频率和溶液的离子浓度，可以控制自推进的速度和方向以及颗粒之间的吸引相互作用的强度。在高离子浓度下的强吸引力引起Janus粒子的链形成，这可以用粒子上的四极电荷分布来解释。观察到的链的形成，而不管的粒子的自推进的方向。当链头的位置和方向固定时，它们表现出令人想起真核鞭毛的跳动行为。Janus粒子链的跳动频率取决于所施加的电压，因此也取决于自推进力。拍频和自推进力之间的比例关系偏离了先前对活动细丝的理论预测。然而，这个矛盾是解决假设粒子之间的吸引力相互作用是介导的四极分布的感应电荷，这给出了间接的，但令人信服的证据的机制Janus粒子。这意味着以前被忽视的推进机制和相互作用机制之间的依赖性可以改变跳动行为的色散关系。此外，链内的水动力相互作用及其对推进速度的影响进行了讨论。这些提供了新的见解活性丝，如生物功能的最佳鞭毛设计。
2017-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Deciphering long-range order in active matter: Insights from swimming bacteria in quasi-2D and electrokinetic Janus particles
本文综述了活性物质系统中二维长程取向有序的理论描述与实验进展，对比了游动细菌和电动Janus粒子等微游动系统中的数值、理论与实验结果，并探讨了该领域的未来挑战。
2023-06-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Clustering-induced velocity-reversals of active colloids mixed with passive particles
最近的实验表明，胶体悬浮液可以自发地自组装成各种内部结构，尺寸和动力学性质的致密集群时，掺杂活性Janus粒子。典型的是，这些星团在形成过程中以弹道方式移动，但动态地恢复它们的速度，并暂时与它们所包含的Janus粒子的自推进方向相反。在这里，我们探索了一个简单有效的模型，胶体混合物，它允许再现实验中看到的大多数方面，包括形态和速度反转的集群。我们将后者归因于被动颗粒对活性胶体帽的非互惠电泳吸引力，即使在紧密接触时也会发生，并将活性颗粒向后推。当电泳相互作用是排斥的，反过来，它们会导致动态聚集的被动胶体的化学密度最小值所产生的活性粒子，最近在实验中看到的;在其他参数制度，他们诱导旅行前的活性粒子所追求的被动共存的活性气体。
2019-09-20 cond-mat.soft
Angular Trapping of Spherical Janus Particles
发展角捕获方法，这将使光镊旋转的微粒，是非常重要的生物大分子在广泛的扭矩产生过程中的研究。在这里，我们报告了一种新的控制角捕获方法的基础上复合Janus粒子。我们使用一个化学合成的Janus粒子，它由两个半球分别由聚苯乙烯（PS）和聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA），作为一个模型系统来演示这种方法。通过计算和实验研究，我们证明了在线偏振激光阱中控制Janus粒子旋转的可行性。结果表明，Janus粒子的两个半球的界面平行于激光的传播方向以及激光的偏振方向。在我们的实验中，粒子的旋转状态可以很容易地和直接可视化通过使用CMOS相机，而不需要复杂的光学检测系统。通过控制激光的偏振方向，可以完全实时地控制激光阱中Janus粒子的旋转。我们新开发的角捕获技术具有易于实现和实时可控的巨大优势。考虑到Janus粒子易于化学合成和角捕获的实现，这种新方法有可能成为一种通用的角捕获方法。我们预计，这种新方法将显着扩大角捕获在生物物理学界的可用性，并扩大角捕获方法可以实现的研究范围。
2020-05-26 cond-mat.soft physics.optics
From Clarkia to Escherichia and Janus: the physics of natural and synthetic active colloids
活性胶体是从其环境中吸收自由能并利用该能量进行内在非平衡活动（如生长、复制和自我推进运动）的颗粒悬浮液。活性胶体的一个明显的例子是细菌的悬浮液，如大肠杆菌，它们的物理尺寸几乎总是在胶体范围内。合成的自推进颗粒最近也变得可用，例如双面或Janus，通过在其表面上的不同化学反应驱动自泳运动而推进的颗粒。在这些讲座中，我给一个教学介绍的物理学的单粒子和集体性质的活性胶体，重点是自我推进。我将比较和对比“游泳者”悬浮液中的现象与被动粒子悬浮液的行为，在被动粒子悬浮液中只有布朗运动（由罗伯特·布朗在野花{ \it Clarkia pulchella}花粉的颗粒中发现）是相关的。我将特别关注与使用这些活性颗粒悬浮液进行实验有关的问题，例如如何确定悬浮液的游泳速度分布，并包括一个附录，以指导物理学家开始培养能动细菌。
2013-06-20 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Tuning the rheology and microstructure of particle-laden fluid interfaces with Janus particles
假设：载有颗粒的流体界面是许多自然和工程系统的核心组成部分。了解这些界面的力学性能并提高其稳定性具有重要的实际意义。Janus粒子是一类特殊的非均相胶体，它可以作为一种有效的表面活性剂来控制含粒子流体界面的组装和界面流变性。实验：使用一个定制的界面应力流变仪，我们探讨了Janus颗粒添加剂的界面流变学和微观结构的颗粒负载的流体界面的效果。调查结果：我们发现，在单层的PS胶体（1：40的数量比）中加入少量的铂-聚苯乙烯（Pt-PS）Janus颗粒可以导致表面模量增加一个数量级以上，弹性增强，这大大提高了界面的稳定性。界面流变学的这种剧烈变化与每个Janus颗粒周围的局部颗粒簇的形成有关。我们进一步解释了本地粒子团簇的起源，考虑在界面处的粒子间的相互作用。我们的实验揭示了局部颗粒结构对颗粒单层宏观流变行为的影响，并展示了一种新的方法来调整载颗粒流体界面的微观结构和力学性能。
2022-06-29 cond-mat.soft
Self-propelled Janus particles in a ratchet: Numerical simulations
布朗运输的自推进过阻尼microswimmer（如Janus粒子）在一个二维的周期性分隔通道的数值研究不同的隔室几何形状，边界碰撞动力学，和粒子旋转扩散。由此产生的时间相关的主动布朗运动是受整流的空间不对称的存在。我们证明了Janus粒子的棘轮效应可以比普通的热势棘轮效应强几个数量级，因此可以通过实验获得。特别是，仅通过添加一小部分Janus粒子就可以诱导大量被动粒子混合物的自主泵浦。
2013-06-29 cond-mat.soft physics.bio-ph
Interfacial aggregation of self-propelled Janus colloids in sessile droplets
封闭系统中的活微生物通常经历对种群边界的亲和力。这种对界面的亲和力的原因可能是它们的定向运动和流体动力学相互作用的组合，其距离大于它们自身的大小。在这里，我们将表明，自推进Janus颗粒（聚苯乙烯颗粒部分涂有铂）浸没在水滴和过氧化氢倾向于积累在附近的液体/气体界面。有趣的是，尽管存在由溶质Marangoni流引起的蒸发驱动流，但界面累积仍会发生，所述溶质Marangoni流通常倾向于在液滴的本体内重新分布颗粒。通过被动胶体（流动示踪剂）进行额外的实验，并与粒子的主动运动和流体流动的数值模拟比较，我们解开观察到的界面粒子积累背后的主导机制。这些结果使我们能够在活跃的Janus粒子和一些生物微泳者之间进行类比，了解它们如何与环境相互作用。
2022-12-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
