The Inherent Structure Landscape Connection Between Liquids, Granular materials and the Jamming Phase Diagram
我们提供了一个全面的图片的堵塞相图连接的非热，颗粒合奏堵塞状态和平衡流体通过固有的结构范例系统硬盘局限于一个狭窄的通道。J线被示出为被划分为从平衡流体可接近的填充物和不可接近的填充物。发现J点发生在这两组填料之间的过渡处，并且位于固有结构分布的最大值处。一个一般的热力学参数表明，在组态熵最大值的状态的密度表示在硬球系统的J点密度的下限。最后，我们发现，颗粒和流体系统只占据相同的一组固有结构，在相同的热力学条件下，在两个点，对应于零和无限大的压力，在那里他们分别采样的J点状态和最致密的包装。
2012-08-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Clogging and Jamming of Colloidal Monolayers Driven Across a Disordered Landscape
我们实验研究堵塞和堵塞的相互作用的顺磁性胶体驱动通过淬火无序景观的固定障碍物。当粒子被迫穿过两个障碍物之间的一个单一的孔，我们发现一个间歇性的动力学特征的爆发大小的指数分布。在集体水平上，我们观察到淬火无序降低了粒子的流动，但它也大大增强了“更快更慢”的效果，当增加粒子的速度。此外，我们表明，堵塞事件可以通过调整在运输过程中的颗粒之间的相互作用对控制，这样的胶体流减少排斥相互作用，但增加各向异性吸引。我们提供了一个实验测试平台，以调查的关键作用的无序堵塞和堵塞在驱动的微尺度物质。
2017-12-14 cond-mat.soft
Jamming Energy Landscape is Hierarchical and Ultrametric
平均场边缘玻璃的自由能景观是超度量的。我们证明，这一功能仍然是在有限的三维系统中，通过寻找附近的配置空间中的极小值集。通过计算这些附近最小值之间的距离，我们产生了距离度量的一个小区域。这个度量具有清晰的层次结构，并显示了超度量空间的签名。这种层次结构存在的干扰能量景观提供了直接的证据，沿零温度干扰线的边缘阶段的存在。
2020-02-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Static Structural Signatures of Nearly Jammed Disordered and Ordered Hard-Sphere Packings: Direct Correlation Function
已知在硬粒子系统中，动态特征先于干扰，但静态结构特征已被证明更加难以捉摸。压缩硬颗粒填料对堵塞造成日益增长的超均匀性的观察铺平了道路，堵塞作为一个“倒临界点”的直接关联函数$c(r)$发散的分析。我们建立了$c(r)$和总关联函数$h(r)$的各种奇异性之间的定量关系，提供了一个具体的方法来识别必须在$c(r)$中表示的功能，如果一个人希望准确地再现对关联函数的细节。我们还分析了系统的三维单分散硬球的直径$D$，因为他们的方法有序和无序堵塞的配置。对于后者，我们使用Lubachevsky-Stillinger（LS）和Torquato-Jiao（TJ）填充算法，这两种算法都生成无序填充，但可以显示出明显的结构差异。我们确定了一个短期的缩放$c(r) \propto -1/r$作为$r \rightarrow 0$，并表明，这一点，随着发展中的三角洲功能在$c(D)$，是一个后果，越来越长的范围在$c(r)$。在冻结密度附近，我们确定了TJ和LS生成的配置之间的结构因子$S(k)$以及$c(r)$的定性差异，并将它们与协议的包装动力学差异联系起来。从这两种算法的结构因子，接近零的低波数限制的干扰接近，并显示出相应的幂律衰减$c(r)$大$r$的结果。我们的工作进展的概念，表现出静态签名硬颗粒包装，因为它们接近干扰，并强调了效用的直接关联函数作为一种手段，监测一个初期的刚性网络。
2016-08-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Superdiffusive, heterogeneous, and collective particle motion near the jamming transition in athermal disordered materials
我们使用计算机模拟来研究流体到固体，堵塞过渡附近的软粒子的无热组装的微观动力学。借用开发的工具来研究玻璃化转变附近的动态异质性，我们发现了一些原始签名的干扰过渡在粒子尺度。我们观察到超扩散，空间异质性，集体粒子运动的特征尺度，显示了一个令人惊讶的非单调行为的过渡。在固相中，动力学是弹性形变和塑性弛豫的间歇序列，其特征在于无标度空间相关性和系统尺寸依赖的动力学相关性。我们的研究结果表明，在致密的非热系统和玻璃形成的动态不均匀性是非常不同的，并揭示了最近的实验报告的“异常”的动力学行为附近的颗粒和胶体组件的干扰过渡。
2010-06-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Disordered Solids Without Well-Defined Transverse Phonons: The Nature of Hard Sphere Glasses
通过测量玻璃的动力学结构因子，探讨了零温干扰相变附近具有排斥作用的玻璃的Ioffe-Regel极限。在零温度下，横向Ioffe-Regel频率在干扰过渡处消失，但纵向频率没有消失，这排除了与纵向激励相关的发散长度的存在。在低温下，横向和纵向Ioffe-Regel频率分别在类干扰转变和玻璃化转变处接近于零。因此，玻璃化转变和类堵塞转变之间的玻璃（其在低温极限下是硬球玻璃）只能携带明确定义的纵向声子，并且具有与超过类堵塞转变的玻璃相反的剪切模量与体积模量之比的压力依赖性。
2014-09-28 cond-mat.soft
Jamming proteins with slipknots and their free energy landscape
对具有滑结的拉伸蛋白质的理论研究揭示了当拉伸力跨越中间阈值时，它们的展开时间的惊人增长。这种行为是由于存在在不同力范围内占主导地位的替代展开路线而产生的。负责较长的展开时间在较高的力量是存在一个中间，亚稳态配置的活结是卡住。模拟与粗粒度的模型进行进一步的量化使用一个精细的描述的几何形状的滑结。模拟数据用于确定蛋白质的自由能景观（FEL），这支持了最近的分析预测。
2009-12-30 cond-mat.soft q-bio.BM
Fractal free energy landscapes in structural glasses
玻璃是非晶态固体，其组成颗粒被它们的邻居笼住，因此不能流动。这种缓慢通常归因于自由能景观包含多个极小值（盆地），由高障碍隔开。在这里，我们表明，使用理论和数值模拟，景观是粗糙得多，比经典的假设。在玻璃的深处，它经历了一个“粗糙过渡”到分形盆地。这导致在干扰和边缘的玻璃态附近的干扰等静压。临界指数的盆地宽度，弱力分布，和空间扩展的准接触在堵塞可以解析地确定。它们的值被发现是兼容的数值观测。因此，这一进展将颗粒材料的堵塞转变纳入了玻璃理论的框架中。由于温度和压力控制景观的特征，玻璃力学和运输预计将反映我们在这里讨论的拓扑结构的特征。低温玻璃的神秘特性可以用这种方法来解释。
2014-04-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Linear and nonlinear rheology of dense emulsions: Identifying the glass and jamming regimes
我们讨论了浓缩（亚）微尺度乳液的线性和非线性流变学，无定形无序固体组成的排斥和可变形的软胶体球。基于最近的结果从模拟和理论，我们推导出定量预测的弹性剪切模量和屈服应力的液滴体积分数的依赖关系。我们观察到的显着的一致性与实验支持的情况下，排斥玻璃和堵塞状态可以清楚地确定在有限温度下的软球的流变学，而连续从液体到高度压缩的无序固体交叉。
2013-05-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluid-Glass-Jamming Rheology of Soft Active Brownian Particles
本研究数值模拟软活性布朗粒子二元混合物的剪切流变，发现低剪切速率下牛顿区、高剪切速率下剪切变稀及高密度下屈服应力，构建活性替代温度的流体-玻璃-堵塞相图，表明致密无序活性固体主要由无热堵塞主导。
2023-10-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Unearthing the anticrystal: criticality in the linear response of disordered solids
无序材料的性质不像晶体那样受到限制，这一事实为新型材料设计提供了重要的、但在很大程度上尚未开发的潜力。然而，与它们的晶体对应物不同，无序固体还没有得到很好的理解。主要障碍之一是缺乏一个理论框架来思考无序及其与机械性能的关系。为此，我们研究了一个理想化的无摩擦无热软球系统，当压缩时，经历了一个干扰相变与发散的长度尺度和清洁的幂律签名。这个临界点是一个更大的“干扰场景”的基石，有可能为统一理解无序固体的力学提供必要的理论基础。我们首先表明，堵塞球填料有一个有效的线性制度，尽管存在的“接触非线性。“然后，我们研究了过渡的关键性质，重点是不同的长度尺度和有限大小的影响。接下来，我们认为，干扰起着同样的作用，无序固体作为完美的晶体固体。它不仅可以被认为是理解无序材料的理想化起点，而且它甚至可以影响具有相对较高晶体有序度的系统。因此，固体的行为可以被认为是存在于一个光谱上，在相对的两端有完美的晶体和堵塞的过渡。最后，我们引入了一个新的原则，其中的贡献的一个整体的财产是独立的一个单独的债券的贡献。该原理允许独立地操纵无序系统的不同全局响应，并且在设计具有独特的、纹理化的和可调节的性质的材料方面提供了很大的灵活性。
2015-10-29 cond-mat.soft
Jamming of Soft Particles: Geometry, Mechanics, Scaling and Isostaticity
泡沫、乳液、胶体悬浮液和颗粒状介质等各种非晶材料可能会堵塞成刚性、无序状态，在屈服之前它们会承受有限的剪切应力。在这里，我们回顾了目前的理解过渡到堵塞和堵塞状态的性质无序包装的颗粒，通过排斥接触相互作用，并在零温度和零剪切应力。我们首先讨论了仿射假设的故障，其基础是丰富的力学附近的干扰。然后，我们广泛地讨论了无摩擦软球的干扰。在干扰点，这些系统在约束计数的意义上是边缘稳定的（均衡的），并且许多几何和机械特性随着到该干扰点的距离而缩放。最后，我们讨论了目前的摩擦和非球形（椭球形）颗粒的干扰的探索。摩擦力和非球面性都在远离均衡极限的方向上调节堵塞时的接触数。这使得人们可以解开距离堵塞和距离均衡。出现的画面是，大多数量是由接触数和尺度与距离均衡，而接触数本身的规模与距离堵塞。
2009-11-07 cond-mat.other cond-mat.soft
Jamming on curved surfaces
如果填充分数增加到超过临界值，则胶体和其他颗粒介质经历称为堵塞的刚性转变。由此产生的堵塞结构是局部无序的，承受不均匀的载荷，具有稳定性和弹性特性所需的最小数量的接触，这些特性与结晶介质的体积分数不同。在这里，通过计算机模拟研究了弯曲的椭球表面上的干扰过渡，其中形状演变导致面积减小，拥挤的颗粒，并防止表面的进一步演变。被捕的结构可以解除堵塞，表面进一步迭代进化，最终导致一个刚性的度量堵塞状态，相对于粒子的运动和一些特定的空间变形的歧管是稳定的。所获得的结构进行了比较，在平坦的空间中获得的，它被发现，堵塞状态在弯曲的几何形状需要较少的接触，每个粒子由于表面约束的非线性。此外，由软颗粒组成的结构在堵塞点上方被压缩。据观察，相对有序，但几何挫折单分散填料共享许多签名的无序双分散填料。
2016-08-02 cond-mat.soft
Jamming phase diagram for frictional particles
当温度降低或密度增加时，从类流体状态到无序的类固体状态的非平衡转变，称为堵塞转变，发生在各种物理系统中，例如胶体悬浮液和分子流体。剪切应力和温度一样有利于流体状态，在定义系统“堵塞相图”时也必须考虑剪切应力[1-4]。例如，无干扰无热化系统[1]可以用温度、密度、应力空间中干扰图的零温平面来描述。在这里，我们考虑非热摩擦系统[8-13]的堵塞，如颗粒材料，这对从物理学到工业的许多应用都很重要。在体积不变和外加剪应力的情况下[1，2]，我们证明了在没有摩擦时，系统要么是类流体，要么是堵塞的，而在存在摩擦时，在密度剪应力平面上出现了一个新的区域，在这个区域中，系统可能会滑动，甚至在很长一段时间内以稳定的速度流动，以响应外加的应力，但最终会堵塞。本文用密度、剪应力和摩擦空间中的相图描述非热摩擦系统中的堵塞。
2009-12-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Jamming at Criticality
研究活性力或热涨落下二维活性软球系统的堵塞临界行为，发现其标度规律仍可由平均场描述，突显非晶结构的关键作用。
2023-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Field theory for mechanical criticality in disordered fiber networks
本文针对无序纤维网络应变控制临界性中非平均场行为的起源问题，提出最小平均场模型并发展为唯象场论，预测其上临界维度为4，并首次确定了相变的序参量。
2024-04-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Local Rotational Jamming and Multi-Scale Hyperuniformities in an Active Spinner System
对一个由多个自旋二聚体组成的主动系统进行了模拟，发现随着密度的增加，系统中出现了明显的局部旋转干扰跃迁。在低密度状态下，系统处于吸收状态，其中每个二聚体独立地旋转，受到施加的扭矩。而在高密度区，一小部分二聚体成为旋转堵塞到本地集群，系统表现出类似于两相形态的旋节分解。对于足够高的密度，系统在旋转和平移自由度上变得完全堵塞。发现这样一个简单的系统在上述相之间表现出丰富的多尺度无序超均匀性：吸收态表现出最强类的临界超均匀性，并在一定长度尺度上保持了密度涨落的亚临界消失;完全堵塞的状态看起来是单体晶体，但本质上失去了大尺度的超均匀性。这些结果对通过动力学组织设计新型相分离和无序超均匀系统具有启发意义。
2022-04-28 cond-mat.soft
Energy landscape of a simple model for strong liquids
我们计算了强网络形成液体的极小模型的能量景观的统计特性。即使在低温下，该模型的动力学和热力学性质也可以以任意精度计算。简并无序的基态和能量分布的对数统计是强液体行为的景观特征。从脆弱的液体性质的差异归因于一个离散的能量尺度的存在下，提供的粒子键，和拓扑无序网络的内在简并性。
2005-10-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anisotropic Capillary Interactions and Jamming of Colloidal Particles Trapped at a Liquid-Fluid Interface
我们确定的毛细吸引力和平衡配置的颗粒被困在液体-流体界面由于钉扎的接触线。我们分析计算两个粒子之间的渐近相互作用能，数值计算，多体能量景观多达四个接触粒子。我们的结果与最近的实验结果一致。我们表明，一个系统组成的大量这样的粒子的行为作为一个堵塞的系统。
2001-12-17 cond-mat.soft
Hierarchical structure of the energy landscape in the Voronoi model of dense tissue
Voronoi模型是研究汇合活组织的常用工具。它表现出异常的玻璃态行为，即使在非常低的温度或弱的主动自推进，在零温度下的模型表现出无序的固体结构，没有刚性转变的证据。在这里，我们调查的能量景观在这个极限的属性。我们发现两个无序的固体相，具有相似的结构特征，但不同的超度量的能量景观，这两个国家之间的交叉股的现象学性质与加德纳过渡。我们进一步强调如何度量用于计算配置之间的距离影响的能力，以检测层次安排的盆地在能源景观。
2021-09-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming of frictional spheres and random loose packing
利用计算机模拟研究了摩擦系数$μ$对无序颗粒填料堵塞性能的影响。压缩，软球填料被带到堵塞过渡-填料失去机械稳定性的点-通过减少包装分数。堵塞过渡处的堆积分数的值$ϕ^μ_{c}$从零摩擦的随机紧密堆积点逐渐减小到与随机松散堆积一致的值，因为摩擦系数增加了几个数量级。这伴随着在阻塞转变处的配位数$z^μ_{c}$的减少，其随着摩擦的增加从大约6变化到4。普遍的幂律缩放观察到的压力和协调数作为距离的函数，从广义的，摩擦相关的干扰点。还报告了$ϕ^μ_{\rm c}$、$z^μ_{\rm c}$和$μ$之间的各种幂律。还研究了填料制备历史的依赖性。
2011-07-29 cond-mat.soft
Directional shear-jamming
在这项工作中，我们研究了由无粘性椭圆颗粒组成的稠密非布朗悬浮液的剪切反转。通过数值模拟，我们表明，一个新的脆弱性出现在流动状态下的无摩擦椭圆，其中颗粒可以无限地在一个方向上施加剪切应力，但剪切堵塞在另一个方向上的剪切应力逆转。这种新的脆弱性，在各向同性颗粒的情况下不存在，与稳定剪切下的细长颗粒的方向顺序及其在剪切应力反转下的重新取向有关，这迫使悬浮液通过更无序的状态，其中接触的数量增加，可能会被逮捕。
2021-05-19 cond-mat.soft
Shear Jamming in Granular Experiments without Basal Friction
在低于等静压堵塞密度（$ϕ_c$）的条件下，剪切应变可导致摩擦颗粒系统的堵塞状态。然而，目前还不清楚摩擦力对这种所谓的剪切干扰有多大影响。在这类实验中，摩擦以两种方式出现：粒子之间的摩擦，以及粒子与其所处基础之间的摩擦。在这里，我们研究如何颗粒底部摩擦，或基础摩擦，影响剪切堵塞准二维实验。为了研究这个问题的实验，我们施加简单的剪切无序包装的光弹性磁盘。我们可以通过将颗粒浸入密度匹配的液体中来调节颗粒的基底摩擦，从而去除颗粒和基底之间的法向力，从而去除颗粒和基底之间的摩擦。我们记录了总的剪切应力，粒子运动，以及粒子的光弹性响应。我们比较干燥和浸泡样品的剪切响应，这使我们能够确定基础摩擦如何影响剪切堵塞。研究结果表明，改变基础摩擦力可以改变剪切堵塞点，但不能改变剪切堵塞的基本现象。
2014-08-08 cond-mat.soft
The geometry of jamming algorithms in the random Lorentz gas
Duke University（杜克大学）；Seton Hall University（设特霍尔大学）；Georg-August-Universität Göttingen（哥廷根大学）
针对硬球阻塞这一无序物质关键模型，提出几何类梯度下降算法研究随机洛伦兹气体，发现本征结构统计继承自泊松-沃罗诺伊镶嵌，证实阻塞普适类的几何本质并明确动力学加德纳转变的物理起源。
2025-11-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Jamming in two-dimensional packings
研究了单分散硬盘二维堆积中随机密堆积极限和随机松堆积极限的存在性。一个统计力学的方法-基于几个近似预测的概率分布的体积-建议存在的极限密度的堵塞填料根据其协调数和压实度。这一结果的理解无序状态的磁盘包装问题，以及在二维系统中存在一个假定的玻璃化转变的影响。
2010-11-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Exceptionally Dense and Resilient Polydisperse Disk Packings
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；University of Illinois, Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
研究多分散盘堆叠在jamming过渡中的结构和能量特性，提出新算法构建过饱和状态，发现高临界堆叠分数状态能承受显著剪切应变。
2024-02-17 cond-mat.soft
Jamming on deformable surfaces
堵塞是一种基本的转变，它控制着颗粒介质的机械行为，包括沙子，泡沫和稠密的悬浮液，但也包括生物组织：在压缩时，颗粒介质可以从自由流动变成无序的固体。干扰以前被认为是一种涉及粒子在固定几何形状中运动的整体现象。然而，在不同类别的软材料中，固化可以在可变形的几何形状中发生，例如在流体液滴的表面上或在宝石的形成中。在这些系统中，干扰的性质和动态仍然是未知的。在这里，我们提出并研究了一个方案，我们称之为度量干扰，旨在捕捉形状和粒子之间的复杂相互作用。与经典的干扰过程中表现出离散的机械过渡，令人惊讶的是，我们发现，度量堵塞状态具有的机械性能，是连续可调的经典堵塞和传统的弹性介质之间。还观察到耦合颗粒和表面自由度的新型振动模式。我们的工作奠定了基础，统一的理解，在可变形的几何形状的干扰，利用干扰的控制和稳定的形状在自组装过程中，并提供了新的工具，询问在可变形介质中的固化过程更普遍。
2022-03-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Universal scaling for disordered viscoelastic matter near the onset of rigidity
在相互作用的液体中，当它们经历向无序固体的转变时，刚性的开始与低频振动光谱的重排有关。在这封信中，我们推导出的无序粘弹性网络的奇异动力学响应的堵塞和刚性渗流附近的标度形式。利用有效介质理论，我们提取临界指数，不变标度组合和分析公式的通用标度函数附近的这些转变。我们的缩放形式描述的行为在空间和时间附近的刚性的各种发病，刚性和松软的阶段和交叉区域，包括分歧的长度和时间尺度的过渡。
2022-10-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hierarchical and ultrametric barriers in the energy landscape of jammed granular matter
Peking University（北京大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
研究通过数值方法探索颗粒物质在阻塞转变附近能量景观的分层和超度量特性，揭示了能量障碍的无标度分布及超度量空间特征。
2025-12-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Order metrics of jammed solids: Structures, hyperuniformity, and implications for ultra-stable glasses
提出考虑多重旋转对称性的结构序参量，研究二维硬颗粒堵塞转变线上的结构演化与超均匀性，揭示超稳定玻璃富含有序颗粒且具有类似晶体密度涨落的结构特征。
2024-08-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
A free-energy landscape picture and Landau theory for the dynamics of disordered materials
朗道的相变理论适用于使用纳米热力学处理复杂系统中的独立弛豫区域。我们使用的序参量控制热涨落，而不是特定的静态结构。我们发现，熵项占主导地位的热行为，是合理的无序系统。因此，热平衡发生在内能最大值处，因此势能景观中的最小值对动力学的影响可以忽略不计。相反，动力学涉及自由能最小值附近的正常热涨落，其时间尺度由内能最大值决定。波动的温度依赖性产生类似于VTF的弛豫速率和近似的时间-温度叠加，与用于分析复杂流体的动力学的WLF程序一致;而波动的尺寸依赖性为在玻璃形成液体中发现的弛豫时间和异质性的分布提供了解释，从而为无序材料的动力学中的几个特征提供了统一的图像。
2006-12-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Universal scaling for disordered viscoelastic matter II: Collapses, global behavior and spatio-temporal properties
无序粘弹性材料是普遍存在的，并表现出迷人的不变标度特性。在另一篇文章中，我们对无序弹性系统在刚开始时的动态磁化率的临界行为提出了全面的新结果。在这里，我们提供了额外的细节，推导出的奇异缩放形式的纵向响应附近的堵塞和刚性渗流。然后，我们讨论与这些形式相关的全球方面，并使无阻尼和过阻尼动力学在刚性和松弛阶段的标度崩溃图。我们还推导出临界指数，不变的标度组合和分析公式的通用标度函数的几个数量，如横向和密度响应，弹性模量，粘度，和关联函数。最后，我们讨论了尝试性的实验方案来测量这些行为的胶体悬浮液。
2022-02-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Period proliferation in periodic states in cyclically sheared jammed solids
无热无序系统可以表现出显着的响应所施加的振荡剪切：在相对较少的剪切周期后，该系统落入一个配置，已经访问了在前一个周期。在这一点之后，系统周期性地重复其动力学，尽管在每个周期中经历许多粒子重排。我们研究的轨道的行为，因为我们接近堵塞点在模拟堵塞粒子受到振荡剪切在固定的压力和零温度。随着压力的降低，我们发现系统发现周期性状态变得越来越普遍，在这种状态下，在返回到先前访问过的状态之前需要多次循环。因此，随着接近干扰点，存在较长周期的扩散。
2017-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Optimal chemotactic navigation in disordered landscapes
State Key Laboratory for Quantitative Synthetic Biology, Shenzhen Institute of Synthetic Biology, Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院深圳先进技术研究院校合成生物学国家重点实验室、深圳合成生物学研究院）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Huazhong Agricultural University（华中农业大学）
研究揭示了在杂乱环境中趋化导航的最优策略，通过分析大肠杆菌在琼脂凝胶中的行为，发现最优运行时间与环境密度之间的非单调关系，并提出对抗性缩放理论。
2026-11-02 cond-mat.soft
Memory of jamming - multiscale models for soft and granular matter
软的、无序的、微结构的材料在自然界和工业中普遍存在，并且不同于普通的流体或固体，具有不寻常的、有趣的静态和流动性质。从流体到固体的转变--在所谓的堵塞密度下--有许多复杂的机制，但没有统一的理论框架来解释它们。在这项研究中，提出了一个简单的定量和预测模型，它允许一个变量，不断变化的干扰密度，包括记忆的变形历史，并解释了众多的现象和周围的干扰。堵塞密度，现在引入作为一个新的状态变量，由于变形历史的变化，并涉及系统的宏观响应，其微观结构。在温和的重复（各向同性）压缩下，填充效率可以缓慢地增加，从而导致堵塞密度的增加。相反，剪切变形导致各向异性，以指数方式快速改变填充效率，无论是双折射还是双折射。的记忆系统附近的干扰可以解释的微观统计模型，涉及多尺度，分形能量景观和链接的微观粒子图片的宏观连续描述，提供了一个统一的解释不同的变形模式的定性不同的流动行为。为了补充我们的工作，提出了一个配方，从实验可访问的数据提取的历史依赖的干扰密度，和替代的状态变量进行了比较。利用细观结构的记忆性对所提出的简单宏观本构模型进行了标定。这种方法可以帮助理解预测和减轻结构或地球物理灾害的故障，并将提出工业过程设计/优化，并帮助解决基础研究中的科学挑战。
2016-02-11 cond-mat.soft physics.data-an
Jamming III: Characterizing Randomness via the Entropy of Jammed Matter
利用理论和模拟相同的球形颗粒的随机性的性质在无序堆积的摩擦和无摩擦的领域进行了研究。通过堵塞物质的力和体积系综来定义填充物的熵，并且难以解析地计算。一个介观系综的均衡状态，然后利用在努力预测的熵，通过依赖于配位数的体积函数的定义。得到了表征堵塞物不同状态的熵、体积分数和压实度的状态方程，阐明了堵塞颗粒物的相图。分析计算相比，使用体积波动分析和图形理论方法的数值模拟，具有合理的协议。堵塞系统的熵揭示了随机松散包装比随机紧密包装更无序，允许对这两个极限进行明确的解释。计算结果表明，在随机紧密堆积（RCP）的熵消失，而数值模拟表明，在RCP的微观状态，有限的熵仍然存在。负紧性的概念，探讨国家的体积分数低于现有的模拟协议，也探讨了扩大状态方程。我们讨论了可能的扩展到目前的介观方法描述包装从RLP RCP的状态方程的有序分支，以了解堵塞的物质在整个范围内的密度从RLP FCC的熵。
2009-09-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Glass and jamming transitions in a random organization model
Università di Trieste（的里雅斯特大学）；ESPCI Paris, PSL Research University（巴黎物理化工国立高等学院，巴黎文理研究大学）
研究二维无晶格粒子模型，探讨其在驱动非布朗运动悬浮液中的吸收相变。通过数值分析(ϕ,ε)相图，发现大ϕ时存在非平衡玻璃转变，影响临界吸收转变位置，且阻塞转变不唯一定义随机密实度。
2026-10-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Energy landscape description of the clustering transition for active soft spheres
对于一个系统组成的活跃的软球在三维空间中，我们研究的过渡从流体中的粒子之间的重叠只能发生很短的时间后，碰撞的状态，重叠粒子的集群持续很长一段时间。为了确定过渡的性质，我们探索系统的能量景观，以类似的方式，因为它是做的确定无热或热干扰过渡。注意，对于零温度，附着在现有簇上的粒子和由于热效应而分离的粒子的竞争不会出现。因此，在这里我们不研究这样的竞争，因为我们考虑的是小能量或零能量的系统。相反，我们探索在哪些包装分数和什么活动团簇形成可以发生在所有。在无热系统的情况下，没有集群发展在所有和系统，其中发现稳定的集群之间的过渡是一个一阶过渡的填充分数低于0.55，而过渡是连续的情况下，较大的填充分数。在热系统的情况下，过渡是连续的无处不在。虽然我们的方法不处理系统的真实动态，但它揭示了聚类过渡的性质，并且能够更深入地了解热波动的后果以及聚类过渡与干扰的关系。虽然布朗时间尺度在非热系统中发散，但我们考虑的活动可以与其他模拟中的活动速度进行比较，如果后者以颗粒尺寸除以弹性时间尺度的单位来测量。
2019-06-27 cond-mat.soft
Contact nonlinearities and linear response in jammed particulate packings
无摩擦的无热颗粒的填料，只有当它们重叠时才相互作用，作为填料密度的函数经历堵塞过渡。这种填料为干扰理论提供了基础。这个理论基于这样的观察：尽管存在大量无序构型，但对线性有序的机械响应仅取决于到跃迁的距离。我们调查的有效性和实用性，这样的测量调用谐波近似，并表明，尽管粒子进出接触，有一个定义良好的线性制度的热力学极限。
2014-12-31 cond-mat.soft
Active Brownian and inertial particles in disordered environments: short-time expansion of the mean-square displacement
我们考虑一个活跃的布朗粒子在无序的二维能量或运动景观。平均均方位移（MSD）的颗粒内的系统的短时扩展的解析计算。因此，对于过阻尼颗粒，外部随机力场和自推进速度的无序都引起弹道行为，增加了具有急剧自推进速度的活性颗粒的弹道状态。力和运动景观中的空间相关性仅对MSD的三次和更高阶幂有贡献。最后，对于惯性粒子的两个超弹道制度的MSD随时间的标度指数是$α=3$和$α=4$。我们通过计算机模拟证实了我们的理论预测。此外，它们在随机环境中的自推进胶体实验中是可验证的。
2021-04-30 cond-mat.soft
Jamming at Zero Temperature and Zero Applied Stress: the Epitome of Disorder
我们已经研究了由与有限范围、排斥势相互作用的粒子组成的2维和3维系统如何堵塞（即，在无序状态下产生屈服应力）。对于每种配置，存在唯一的干扰阈值$ϕ_c$，在该干扰阈值处，颗粒不再能够彼此避开，并且体积模量和剪切模量同时变为非零。随着系统尺寸的增加，$ϕ_c$值的分布变得更窄，使得基本上所有配置在热力学极限中的相同$ϕ$处堵塞。该堆积分数对应于先前测量的随机紧密堆积的值。事实上，我们的研究结果提供了一个定义明确的意义“随机紧密包装”的分数的所有相空间的固有结构堵塞。干扰阈值，点J，发生在零温度和施加的应力和在随机密堆积密度，有一个普通的临界点联想到的属性。当J点从更高的填充分数接近时，发现许多量都有幂律标度。此外，在J点附近，某些量不再自平均，这表明存在一个在J点发散的长度标度。然而，J点也不同于普通的临界点：标度指数不依赖于维数，而是依赖于粒子间势。最后，当从高填充分数接近J点时，振动态密度发展出大量过量的低频模式。所有这些结果表明，点J可能控制其附近的行为，甚至可能在玻璃化转变。
2003-04-17 cond-mat.soft
A Driven Disordered Systems Approach to Biological Evolution in Changing Environments
种群的生物进化由适应度景观控制，适应度景观是从基因型到适应度的地图。然而，一个适应度景观取决于生物体的环境，并在不断变化的环境中的进化仍然知之甚少。我们研究了一个特定的抗生素耐药性细菌的进化模型，其中抗生素浓度是一个环境参数和适应度景观纳入适应低和高抗生素浓度之间的权衡。随着适应度梯度的演化动力学，系统在缓慢变化的抗生素浓度下的进化类似于外部驱动下无序物理系统的非热动力学。利用这种相似性，我们表明，我们的模型可以被描述为一个相互作用的滞后元件的系统。在驱动无序系统的情况下，抗生素浓度循环下的适应性进化被发现表现出滞后回线和记忆形成。我们得到了一些准静态浓度变化的分析结果。我们还进行了数值模拟，以研究如何修改这些影响下的驱动协议，其中浓度在离散的步骤中改变。我们的方法提供了一个一般的框架，研究图案的演化动力学在生物系统在不断变化的环境。
2022-09-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft q-bio.PE
Uniform Shock Waves in Disordered Granular Matter
围压$P$可能是控制颗粒物质性质的最重要参数。在许多方面，强压缩颗粒介质是简单固体，其中弹性扰动以普通声子的形式传播。然而，声速在粒状骨料不断降低围压的降低，完全消失在堵塞-解除堵塞的过渡。这种反常行为表明，在低压下的能量输运不应该由声子主导。在这项工作中，我们使用模拟和理论来展示如何颗粒系统的响应变得越来越非线性的压力降低。在低压区，弹性能量主要通过非线性波和冲击传递。我们数值表征这些冲击的传播速度，形状和稳定性，并通过一个简单的分析方法模型的压力和冲击强度的冲击速度的依赖性。
2012-08-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Using the force landscape of an active solid to predict plastic deformation
Syracuse University（雪城大学）；University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）
本文通过研究活性固体的力景观，发现基于力的三次激发能够预测塑性变形，为控制活性物质提供了新方法。
2026-03-12 cond-mat.soft
Phonon Spectra, Nearest Neighbors, and Mechanical Stability of Disordered Colloidal Clusters with Attractive Interactions
我们研究了具有吸引力相互作用的无序胶体颗粒团簇的振动性质的形态和大小的影响。从每个集群中的粒子之间的位移相关性的测量，我们提取相应的“影子”玻璃状集群的振动特性，具有相同的几何配置和相互作用的“源”集群，但没有阻尼。的振动模式的光谱特征强烈依赖于最近邻的平均数，$\bar{NN}$，但只有弱的粒子在每个玻璃状集群的数量。特别地，对于$\bar{NN}$ $<2$，中值声子频率$ω_{med}$基本恒定，然后对于$\bar{NN}$ $>2$，中值声子频率随$\bar{NN}$线性增长。这种行为与关于局部均衡结构的同时观测相平行，局部均衡结构在具有$\bar{NN}$ $<2$的簇中不存在，然后对于$\bar{NN}$ $>2$在数量上线性增长。因此，簇振动性质似乎与簇的机械稳定性密切相关（即，局部均衡区域的分数），并且$ω_{med}$与$\bar{NN}$的缩放使人想起在堵塞过渡处具有排斥相互作用的球体的填充行为。随机弹簧网络的模拟证实了观测结果，并表明声子谱和最近邻数之间的连接是通用的无序网络。
2011-03-17 cond-mat.soft
Flexibility Controls Active-Filament Transport in Crowded Landscapes
Institute for Theoretical Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学理论物理研究所）
通过布朗动力学模拟，研究活性聚合物在有序和无序障碍物阵列中的输运，发现柔性在中等时优化无序环境中的扩散，而半柔性细丝在密集有序阵列中因定向运动增强迁移率，并识别出三种输运机制。
2026-06-24 cond-mat.soft
Hard-Sphere Jamming through the Lens of Linear Optimization
研究硬球系统堵塞转变的数值难题，提出将其重构为约束优化问题的CALiPPSO算法，通过求解线性优化链生成等静压且力学平衡的堵塞构型，数值结果与平均场预测定性一致。
2023-09-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.comp-ph
Mastering energy landscapes via liquid liquid phase separation to program active supramolecular coassembly from the nano to macro scale
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；University of Nottingham（诺丁汉大学）；ModelMole；University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学）；University of Valladolid（瓦拉多利德大学）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
本研究利用液-液相分离调控无序蛋白质和多肽共组装系统的能量景观，实现从纳米到宏观尺度的可预测组装控制，为设计类生命层级材料提供通用框架。
2025-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Understanding the Low-Frequency Modes in Disordered Systems at Single-Particle Level
简正波为理解固体的重要性质提供了基本的基础，如热导率、热容和声传播。虽然晶体中的简正模可以用平面波很好地描述，但在无序系统中，由于表征非均匀振动行为的困难，对简正模的理解还远远不够。利用具有长程排斥作用的带电胶体，我们成功地制备了不同的无摩擦无序系统，其简正模可以在单粒子水平上可视化。在这些系统中，我们直接解决了凝聚态物理中长期悬而未决的难题：无序系统中低频模的微观起源。我们首次从实验上阐明了低频模是由相对无序的粒子（或软结构）的集体共振与长波长的横向激发相耦合引起的，从而在单粒子水平上解决了这一难题。在态密度的这些低频模式旁边，我们还观察到由于等静压性而导致的平台，验证了干扰模型的基本预测。此外，我们揭示了低频模式和真实动力学之间的内在联系，这可能导致一个普遍的机制老化，熔化和屈服。
2011-04-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Proximity to Jamming Governs Acoustic Attenuation in Damped Packings
Van der Waals-Zeeman Institute, Institute of Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学物理学院范德瓦尔斯-泽曼研究所）；Naval Postgraduate School（美国海军研究生院）；Process and Energy Laboratory, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学能源与工艺实验室）
研究人员提出堵塞网络散射（JNS）框架，通过数值模拟揭示流体饱和颗粒介质中声学衰减的线性频率依赖性源于颗粒堆积的临界频率转变，相关特征与实验数据吻合。
2026-08-31 cond-mat.soft
Jamming II: Edwards' statistical mechanics of random packings of hard spheres
寻找最有效的方法来包装球体的问题有着辉煌的历史，可以追溯到开普勒发现的晶体阵列和伯纳尔在60年代探索的随机几何形状。这个问题的应用范围从数学家的铅笔，颗粒材料的加工，堵塞和玻璃化转变，一直到每个杂货店的水果包装。目前有大量的实验表明，松散的方式来包装球给出了约55%的密度（RLP），而填充所有松散的空隙导致约63 - 64%的最大密度（RCP）。虽然这些数值看起来很真实，但到目前为止，还没有物理解释或理论预测。在这里，我们表明，在3d的单分散硬球的随机填充可以填充密度之间的4/（4 + 2 \sqrt 3）或53.6%和6/（6 + 2 \sqrt 3）或63.4%，定义RLP和RCP，分别。这些限制的原因来自于堵塞状态的统计图，其中RCP可以被解释为具有零压缩性的堵塞物质的系综的基态，而RLP出现在无限压缩性极限中。我们结合了一个扩展的统计力学的方法"一拉爱德华兹"（传统上发挥的作用，在热系统中的能量和温度是由体积和压实度取代）的均衡条件施加的机械稳定性的约束。最终，我们的研究结果导致一个相图，提供了一个统一的看法无序硬球包装问题。
2010-11-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
