Superadiabatic forces in the dynamics of the one-dimensional Gaussian core model
利用布朗动力学的计算机模拟，我们研究了一维粒子质点系与排斥高斯对势相互作用时的单体密度和单体电流的动力学。我们系统地将内力分布分为绝热部分和超绝热部分，前者源于平衡自由能，后者在动力学密度泛函理论中被忽略。我们发现一个强烈的依赖性的大小和相位的超绝热力分布的系统的初始状态。当系统从抛物型外势内部的平衡态演化时，超绝热力的大小很小，而当粒子在高温下具有等间距的初始间距时，超绝热力的大小很大。我们分析了这些发现的高斯核心粒子的平均场行为的光，并讨论了多占用机制，产生超绝热力的相位相对于绝热力。
2016-08-03 cond-mat.soft
Universality in Driven and Equilibrium Hard Sphere Liquid Dynamics
我们证明了范霍夫动力学对关联函数的时间演化是由绝热力所产生的自由能和由范霍夫函数的流动引起的超绝热力。超绝热力包括阻力、粘性和结构贡献，如发生在活性布朗粒子、剪切下的液体和车道形成混合物中。对于硬球液体，我们提出了一个功率泛函理论，预测这些普遍的力场与我们的布朗动力学模拟结果定量一致。
2021-01-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Velocity gradient power functional for Brownian dynamics
本文给出了超绝热过剩（过理想气体）自由功率泛函的一个显式的简单近似，从而为研究过阻尼布朗多体系统的非平衡动力学奠定了基础。该泛函依赖于局部速度梯度，并通过将微观应力分布作为共轭场处理而系统地获得。由此产生的超绝热力超出了动力学密度泛函理论，并且具有粘性性质。通过与仿真结果的比较，证明了它们的高精度。
2017-10-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Memory-induced motion reversal in Brownian liquids
利用事件驱动的布朗动力学模拟和幂泛函理论研究了空间非均匀剪切下硬球的布朗动力学。我们研究密度和电流分布的稳态和瞬态动力学后，打开和关闭外部方波剪切力场。我们发现，一个致密的硬球流体（体积分数$\approx$ 0.35）进行全球运动反转后关闭剪切力场。我们使用幂泛函理论与空间非局部记忆内核来描述超绝热力的贡献，并获得良好的定量协议的理论结果与模拟数据。该理论为运动反转提供了一种解释：由于关闭后的记忆，内部超绝热非平衡力与外部驱动的电流相反。这种效应是真正的粘弹性：在稳定状态下，粘性力与电流相反，但在关闭后，它们弹性地产生相反的电流。
2019-10-08 cond-mat.soft
Phase coexistence of active Brownian particles
我们研究运动诱导的相分离的活性布朗粒子，这是建模为纯粹的排斥球，由于一个恒定的游泳力与自由扩散的方向移动。本文在幂函数概念的基础上发展了非平衡相共存和界面结构的分析理论。理论预测验证布朗动力学计算机模拟。我们发现，内部的单体力场有四个非平衡的贡献：（i）各向同性阻力和（ii）界面阻力对向前运动，（iii）超绝热球压力梯度和（iv）安静的生活梯度力。内禀球面压力与自由界面极化产生的游动压力相平衡。由于密度分布的不均匀性，静生命力与绝热力相反。静态寿命和绝热力的平衡通过两个体态函数的相等性来确定体共存，这与界面贡献无关。内力场是依赖于密度和电流的运动泛函，但与外力和游动力无关，与幂函数理论一致。相变起源于非平衡排斥，与敏捷的气体是更排斥比安静的液体。
2019-11-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Diffusion of a Brownian ellipsoid in a force field
本文计算了椭球布朗粒子在恒定外力作用下的三维有效长时对流速度和色散运动。这种长期运动是由短时间尺度上的粒子旋转和平移产生的“净”平均行为。因此，我们采用系统的多尺度技术，推导出有效的运动方程，有效的时间长。我们验证我们的理论结果进行比较，数值模拟。
2016-02-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian forces in sheared granular matter
我们提出的结果从一系列的实验上的颗粒介质剪切的Couette几何形状，并表明，他们的统计特性可以计算在定量的方式从一组力作用在系统中执行布朗运动的假设。同样的假设已经成功地用于描述其他现象，例如铁磁体中的巴克豪森效应，因此该方案表明自己是更广泛的驱动不稳定性的更一般描述。
2006-02-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unusual stationary state in Brownian systems with Lorentz force
在具有过阻尼动力学的系统中，洛伦兹力降低了布朗粒子在垂直于磁场的平面中的扩散率。扩散的各向异性意味着粒子概率分布的福克-普朗克方程获得了张量系数。然而，张量不是典型的扩散张量，因为反对称元素解释了洛伦兹力使带电粒子运动轨迹弯曲的事实。这就产生了不寻常的动力学与功能，如额外的洛伦兹通量和非平凡的密度分布，不像一个扩散系统。然而，平衡性质不受洛伦兹力的影响。在这里，我们表明，通过随机重置的布朗粒子，可以创建一个非平衡稳态下保持洛伦兹力动力学的标志性特征。然后，我们考虑一个极简的例子，空间不均匀的磁场，这表明如何从根本上改变洛伦兹通量的边界条件，从而产生一个不寻常的稳态。
2020-06-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Correlations in multithermostat Brownian systems with Lorentz force
研究了布朗粒子在外加磁场作用下受洛伦兹力的运动。粒子的每个空间自由度都与不同的恒温器耦合。我们发现，磁场的结果在不同的速度分量之间的相关性在定态。积分速度自相关矩阵，我们得到的扩散矩阵，进入福克-普朗克方程的概率密度。扩散矩阵的特征向量不与温度轴对齐。因此，布朗粒子执行空间相关扩散。我们进一步表明，在各向同性的约束势的存在下，一个不寻常的，磁通自由的稳定状态出现，其特征在于由一个非玻尔兹曼密度分布，它可以通过扭转磁场旋转。我们的系统的非平凡的稳态性质的结果从洛伦兹力诱导的空间自由度的耦合，不再存在于对应于一个单一的温度系统的平衡。
2020-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
External force affected escape of Brownian particles from a potential well
详细分析了外力对布朗粒子从势阱中扩散逃逸动力学的影响。分析内的两个状态模型的过程中，这是已知的是有效的深井限制在没有外力。该模型的广义变体，考虑到力的影响，被证明是相当准确的，以及一些形状的井。在广义两态模型的简单表达式以及人口减少动力学，特别是逃逸率。这些表达式表明，力（$F$）的影响表现在逃逸率对唯一参数$φ= Fa/(2k_b T)$的依赖性，其中$a$是阱$U(r)$的吸引部分的Onzager半径，由关系式$|U(a)| = k_b T$定义。详细分析了这种依赖性在弱力和强力情况下的极限行为。可能的应用程序，以及分析结果的关系，以获得较早的简要讨论。
2009-02-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian Vortexes
在静态但非保守力场中，一个粒子在一个稳定的力学平衡点周围扩散，进入一个以概率通量循环为特征的稳定状态。在这样一个布朗涡旋的环流是不是简单的决定性的响应螺线管组件的力量，而是反映了力驱动的概率流和扩散之间的相互作用。作为这类以前未被认识到的随机热机的一个例子，我们考虑稳定地捕获在传统光镊中的胶体球。粒子的布朗涨落不是与周围的热浴达到热力学平衡，而是偏向于一个环形的滚动。我们从理论上和实验上证明，在这种实际实现的布朗涡的环流可以进行通量反转。
2009-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The kinetics of escaping of Brownian particles from a potential well for different space dimensionality. The effect of external force
详细分析了在外力作用下，布朗粒子从势阱中扩散逃逸的二维和三维动力学。动力学研究内的两个状态模型（TSM）提出的过程中没有外力。该模型的广义变体，考虑到力的影响，提出了这是相当准确的一些形状的好的2D和3D过程。在广义TSM简单的表达式以及人口减少动力学，特别是逃逸率。的力（$F$）的效果表明，表现在逃逸率依赖于唯一的参数$φ= Fa/(2k_b T)$，其中$a$是翁萨格半径的吸引力的一部分，以及$U(r)$，定义的关系$|U(a)| \approx k_b T$。这种依赖性在弱和强的力的情况下的限制行为进行了详细的研究，无论是在2D和3D的过程。所得结果的分析实验的一些应用进行了简要讨论。
2009-07-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The non-equilibrium solvent response force: What happens if you push a Brownian particle
Institut für Physik, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg（弗赖堡大学物理研究所）
本文推导了含外部力的广义 Langevin 方程，揭示了外部力如何通过漂移系数、记忆核和波动力加性地进入方程，并发现一个此前被忽视的额外项。
2023-09-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tunable Brownian Vortex at the Interface
通过在液-气界面上施加一个非保守力场到一个被保守光阱力束缚的胶体粒子，证明了一种一般的布朗涡旋。当液体介质以恒定速度平移时，珠粒被捕获在界面处，表面附近的拖曳力提供足够的旋转分量以使颗粒的热波动偏向于循环运动。的热波动和平流的珠在构成的旋涡运动之间的相互作用进行了研究，推断的循环运动的角速度提供了一个比较措施的界面波动。
2011-03-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stochastic resetting of active Brownian particles with Lorentz force
被动扩散粒子系统在外磁场中的平衡性质不受洛伦兹力的影响。相反，活性布朗粒子表现出稳态现象，这取决于所施加的磁场的强度和极性。然而，洛伦兹力的有趣效应只有在系统中保持不平衡的密度梯度时才能观察到。为此，我们使用随机重置的方法在两个维度上的活性布朗粒子重置它们的线$x=0$在$y$方向上以恒定的速率和周期性。在随机重置下，主动系统进入非平凡的定态，其特征在于不均匀的密度分布、极化和垂直于密度梯度的体积通量。我们表明，而对于一个均匀的磁场的主动系统的稳定状态的属性可以从它的被动对应，新的功能出现在一个不均匀的磁场的情况下，没有对应的被动系统。特别地，存在一个依赖于活性的阈值率，使得对于较小的重置率，活性粒子的密度分布变得非单调。我们还研究了平均首次通过时间的$x$轴，并发现一个令人惊讶的结果：它需要更多的时间从任何给定的点到达目标的情况下，当磁场增加远离轴。使用布朗动力学模拟的理论预测进行验证。
2020-10-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nondiffusive Fluxes in Brownian System with Lorentz Force
Fokker-Planck方程提供了在溶剂中进行随机运动的粒子的完整统计描述。在存在由外部磁场引起的洛伦兹力的情况下，福克-普朗克方程获得了一个张量系数，它反映了粒子运动的各向异性。然而，这个张量不能被解释为扩散张量;存在反对称项，它产生垂直于密度梯度的通量。在这里，我们表明，对于一个不均匀的磁场这些非扩散通量有有限的发散，因此影响系统的密度演化。只有在均匀磁场或精心选择的初始条件与磁场具有相同对称性的特殊情况下，这些通量才能在密度演化中被忽略。
2019-08-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tuning the Viscosity and Jamming Point in Dense Active non-Brownian Suspensions
本文通过 run-and-tumble 粒子模拟研究稠密活性非布朗悬浮液，揭示活性如何降低黏度、移动阻塞点并改变力链结构，进而提出新本构定律。
2025-06-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Escape Dynamics in an Anisotropically Driven Brownian Magneto-System
布朗粒子越过势垒的热激活逃逸在克拉默斯理论中是很好理解的。当受到外部磁场时，洛伦兹力通过重新调整扩散系数来减慢逃逸动力学，而不影响对势垒高度的指数依赖性。本文研究了带电布朗粒子在外加磁场的洛伦兹力作用下从二维截断谐振势中逃逸的动力学。通过使粒子受到沿不同空间方向具有不同强度的噪声的各向异性驱动。我们表明，逃逸时间可以在很大程度上调谐的各向异性驱动。虽然由于两种不同的噪声，逃逸过程变得各向异性，但在大磁场的限制下，空间对称性得以恢复。这归因于洛伦兹力引起的空间自由度之间的耦合，这使得两个噪声之间的差异在高磁场下无关。布朗动力学模拟验证了理论预测。原则上，我们的预测可以通过在磁场中使用布朗回转器的实验来检验。
2022-04-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian particles driven by spatially periodic noise
我们利用解析理论和计算机模拟讨论了一维空间周期性噪声强度影响下的布朗粒子动力学。在没有确定力的情况下，朗之万方程可以形式上精确积分。我们确定的平均位移（MD）和均方位移（MSD）的短期和长期的行为。特别是，我们发现一个非常缓慢的动态的平均位移，缩放为$t^{-1/2}$与时间$t$。放置在一个额外的外部周期性的力附近的临界倾斜值，我们计算从相应的Fokker-Planck方程获得的稳态电流，并确定一个本质的奇异性，如果噪声强度的最小值为零。最后，为了进一步阐明的随机周期性驱动的扩散过程中的效果，我们引入了一个相位因子的空间噪声相对于外部的周期性的力量，并确定的相移值的随机力施加其最强的影响的长时间漂移速度和扩散系数。
2022-01-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interplay of quenching temperature and drift in Brownian dynamics
本研究解析和数值研究了理想布朗粒子在温度与外力同时淬火后的非平衡动力学，发现漂移导致两壁压力不对称，一壁出现超调，且壁间有效力由排斥转为吸引，对软物质和半导体载流子有潜在应用。
2019-12-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Learning force fields from stochastic trajectories
当监测随机系统的动力学时，例如由热噪声搅动的相互作用的粒子，从布朗运动中分离确定性力是具有挑战性的。事实上，我们表明，有一个信息理论界，系统的能力，当被视为一个通信信道，限制了有关力场的信息可以从布朗轨迹中提取的速率。这种能力为系统的熵产生率提供了一个上限，并量化了轨迹变得与纯布朗运动不同的速率。我们提出了一个实用的和原则性的方法，随机力推断，使用这些信息近似力场和空间可变的扩散系数。它是数据有效的，包括在高维中，对实验噪声具有鲁棒性，并且提供了推理误差的自洽估计。除了力，这种技术很容易允许评估的平衡电流和相应的熵产生与有限的数据量。
2019-12-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamically enforced entropic trapping of Brownian particles
我们研究了布朗粒子在无旋度（标量势）和无发散（矢量势）力场作用下通过波纹通道的输运。我们开发了一个广义的Fick-Jacobs方法，导致一个有效的一维描述涉及潜在的平均力。作为一个应用程序，被认为是一个压力驱动的流动和一个相反取向的恒定偏置的相互作用。我们表明，对于某些参数，粒子扩散显着抑制通过流体动力学强制熵粒子捕获的属性。
2012-10-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of a Brownian circle swimmer
当自推进粒子的驱动力与其传播方向不一致时，自推进粒子沿圆周运动而不是沿直线运动。例子包括受限的细菌和精子，催化驱动的纳米棒，活性，各向异性的胶体颗粒和振动颗粒。利用非哈密顿速率理论和计算机模拟，我们研究了封闭通道中布朗“圆泳者”的运动。滑动模式靠近墙壁导致一个巨大的加速度相比，散装运动，这可以进一步提高了一个最佳的有效扭矩-力比。
2008-08-16 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
The Effects of the Interplay Between Motor and Brownian Forces on the Rheology of Active Gels
活性凝胶在细胞内发挥关键的机械作用，如细胞分裂、运动和力感测。执行这些功能所需的独特机械性能来自于分子马达和半柔性聚合物长丝之间的相互作用。分子马达可以将ATP水解释放的能量转化为高达皮牛顿量级的力。此外，形成活性凝胶的聚合物长丝足够柔韧以响应布朗力，但也足够硬以支撑由马达产生的力引起的大张力。预期布朗力具有显著的效果，特别是在运动活动中，在运动活动中制备稳定的非收缩性体外活性凝胶用于流变学测量。在这里，最初在电机主导动力学极限下制定的活性凝胶微观平均场论被扩展到包括布朗力。在这里提出的模型中，布朗力被准确地包括在内，在真实的室温下，即使在具有高运动活性的系统中。结果表明，一个微妙的相互作用，或竞争，电动机产生的力量和布朗力之间有一个重要的影响，在质量传输和流变性能的活性凝胶。模型预测表明，在低频率下，活性凝胶的动态模量主要由马达蛋白动力学决定。然而，布朗力显着增加的弛豫谱的宽度，并可以影响的形状的动态模量在一个很宽的频率范围内，即使电机布朗力的比例超过一百。由于电机和布朗力之间的比率是敏感的ATP浓度，这里提出的结果揭示了一些光的瞬态机械响应的活性凝胶如何改变与不同的ATP浓度。
2022-08-13 cond-mat.soft
Two harmonically coupled Brownian particles in random media
本文研究了猝灭无序介质中两个布朗粒子在弹性简谐力作用下的行为。我们发现，对于无序强度的一阶，相对运动减弱了猝灭力对布朗粒子质心运动的影响（相对于具有双质量的布朗粒子的参考态），从而使势（螺线管）无序的运动变得不那么亚扩散（超扩散）。粒子之间的均方相对距离以不同的方式表现，这取决于粒子是自由移动还是一个粒子被锚定在空间中。虽然在这两种情况下，非势无序的作用都是增加均方距离，但当粒子自由移动时，势无序会减小均方距离，而当一个粒子锚定在空间中时，势无序会增加均方距离。
2001-07-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spontaneous rectification and absolute negative mobility of inertial Brownian particles induced by Gaussian potentials in steady laminar flows
本文研究了二维高斯势作用下，惯性布朗粒子在定常层流中的输运问题。通过大量的数值模拟，发现输运敏感地依赖于外力和高斯势。在定制的参数制度，系统表现出丰富多样的输运行为。在没有任何外部驱动力的情况下，粒子的自发整流可以通过高斯势的空间位置来操纵。此外，当电势位于细胞流的中心时，系统表现出绝对负迁移率（ANM），即，颗粒可以在与恒定力相反的方向上移动。更重要的是，高斯势诱导的ANM现象在较宽的系统参数范围内具有较强的鲁棒性，并且随着系统参数的优化，ANM现象可以进一步得到加强，这为相关实验的实施奠定了基础。
2019-09-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Maximum likelihood estimations of force and mobility from short single Brownian trajectories
基于极大似然原理，提出了一种从布朗粒子单轨迹中提取力参数和扩散参数的方法。分析是非常适合的平衡轨迹，即使是在有限的数据量是可用的，动态参数在空间上变化。我们证实这种方法与实验和模拟数据，并讨论其实际实施，优势和局限性。
2016-08-28 cond-mat.soft
Flow and structure in nonequilibrium Brownian many-body systems
本文提出了布朗多体系统集体流作用下非平衡结构形成的力的基本分类。内部单体力场被系统地分解为与空间结构和耦合运动相关的贡献。我们证明，这两个贡献可以直接在计算机模拟中获得，并提出了一个功率泛函理论，定量描述所有类型的力。我们的结论和方法是相关的惯性系统中的流动，如分子液体和颗粒介质。
2020-05-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Frictional Active Brownian Particles
在高剪切速率下，摩擦力影响硬球胶体的流变性。在这里，我们证明，通过数值模拟，它们也影响了动态的活性布朗粒子，和他们的运动诱导相分离。摩擦力增加了稀相中粒子的角扩散率，并防止碰撞粒子通过一个滑向另一个来解决它们的碰撞。这导致在体积分数运动平面中运动诱导的相图的定性变化。无摩擦系统只有在体积分数超过某一阈值时才随着运动性的增加而变得不稳定，而摩擦系统无论体积分数如何都变得不稳定。这些结果表明，通过调节颗粒的粗糙度来控制运动诱导相图的可能性。
2020-09-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Brownian particles in external force fields: field-theoretical models, generalized barometric law, and programmable density patterns
Westfälische Wilhelms-Universität Münster（明斯特大学）
我们研究了外力对二维和三维空间中相互作用的活性布朗粒子集体动力学的影响。通过显式粗粒化，我们推导出适用于空间和时间相关的外力场的预测模型。我们研究这些模型的情况下，重力和谐波陷阱。特别是，我们推导出一个广义的气压公式的相互作用下的活性布朗粒子的重力是有效的低到高浓度和活动的粒子。此外，我们表明，可以使用一个外部谐波陷阱诱导运动诱导相分离系统，没有外部字段，保持在一个均匀的状态。这一发现使得在活性布朗粒子系统中实现可编程密度模式成为可能。我们的分析预测被发现是在非常好的协议与布朗动力学模拟。
2022-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A channel Brownian pump powered by an unbiased external force
研究了非对称有限管内粒子在无偏外力作用下的布朗泵。泵送系统由两个颗粒储存器限定。发现颗粒可以通过该管从低浓度的储存器泵送到相同或更高浓度的储存器。存在一个最佳温度值（或外力幅值），此时泵送能力最大。泵送能力随管瓶颈处半径的增大而减小。
2010-03-22 cond-mat.soft
Recovery of mechanical pressure in a gas of underdamped active dumbbells with Brownian noise
与处于热力学平衡的气体相反，由活性粒子组成的气体施加在壁上的平均力通常取决于限制势，从而妨碍了机械压力的正确定义。在本文中，我们调查数值的欠阻尼自推进哑铃的气体的性质受到布朗噪声的强度增加，为了了解如何恢复的概念，压力作为噪声逐步掩盖的影响，自推进和系统接近热力学平衡。对于将包含相等数量的主动哑铃的两个腔室分开的移动不对称壁进行的模拟突出了系统的一些微妙和意想不到的特性。首先，中等强度的布朗噪声足以使平均力在阻尼系数较小的情况下平衡，而阻尼系数较大的情况下则需要更强的噪声。此外，在噪声强度增加时壁的平均位置的位移不一定是单调的，而是可以显示方向的变化。这两个事实实际上反映了几种机制的存在，导致力平衡的破裂，这往往会向不同的方向移动壁的平均位置，并显示不同的鲁棒性对布朗噪声强度的增加。因此，这项工作提供了一个清晰的例子，说明驱动一个自治系统走向（或远离）热力学平衡可能不是一个简单的过程，而是可能通过几个冲突机制的相对权重的变化来进行。
2017-05-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Resonances arising from hydrodynamic memory in Brownian motion - The colour of thermal noise
观测小探针与环境相互作用的布朗运动是表征软物质的主要策略之一。布朗粒子的运动基本上由两个相互抵消的力控制。首先，粒子被与周围溶剂分子的快速碰撞驱动，称为热噪声。第二，颗粒和粘性溶剂之间的摩擦阻尼其运动。传统上，热力被假定为随机的，其特征在于由白噪声谱。假设摩擦力由斯托克斯阻力给出，这意味着运动是过阻尼的。然而，当颗粒从波动的流体分子接收动量时，它也使其紧邻的流体移位。夹带的流体作用在球体上，并产生长程相关。这种流体动力学记忆转换为热力，显示有色噪声谱。即使在佩兰关于布朗运动的开创性实验100年后，对这种颜色的直接实验观察仍然是难以捉摸的。在这里，我们测量光谱的热噪声通过限制布朗波动的微球由一个强大的光阱。我们发现，由于流体动力学的相关性的球的位置波动的功率谱密度表现出强烈的对比，过阻尼系统的共振峰。此外，我们表明，峰值放大可以通过参数激发实现。在类比基于微流体的传感器，我们的研究结果表明，颗粒流体阱系统可以被认为是一个纳米机械谐振器，其中固有的流体动力学回流增强共振。因此，热噪声中的细节不是干扰，而是可以用于开发用于芯片实验室应用的新型传感器和基于粒子的测定。
2011-08-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian oscillators driven by correlated noise in a moving trap
研究了布朗振子，即处于热涨落环境中的微米级或更小的粒子。约束简谐势可以以恒定速度运动。与标准朗之万理论不同的是，驱动粒子的混沌力在时间上是相关的。粒子的动力学描述的广义朗之万方程的惯性项，色噪声力，和记忆积分。我们考虑系统中的两种存储器。第一个对应于弱粘弹性流体中的指数相关噪声，在第二种情况下，记忆自然出现在Navier-Stokes流体动力学中。在这两种情况下，使用一个简单而有效的方法得到了精确的解析解，迄今为止，在这类问题中没有应用。
2012-02-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Force-Free and Autonomous Active Brownian Ratchets
Leipzig University（莱比锡大学）；Charles University（查理大学）
研究无外力自主主动布朗马达的机制，通过空间调制但稳定的活动实现布朗粒子运动的定向，发现二维几何是必要条件，最大效率出现在中等活动水平。
2023-03-29 cond-mat.soft
When velocity autocorrelations mirror force autocorrelations: Exact noise-cancellation in interacting Brownian systems
Universität Innsbruck（因斯布鲁克大学）；Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
本研究证明在热平衡状态下，布朗系统中速度自相关函数与力自相关函数严格成反比，从而确立噪声消除算法为精确方法。
2026-03-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Custom flow in overdamped Brownian Dynamics
当一个外部场驱动胶体系统失去平衡时，随之而来的胶体反应可能非常复杂，获得详细的物理理解通常需要逐案考虑。为了便于系统分析，在这里，我们提出了一个一般的迭代方案，用于确定唯一的外力场，产生一个规定的非均匀稳态或时间依赖流在过阻尼布朗多体系统。计算机模拟方法是基于精确的单体力平衡方程，并允许专门定制梯度和旋转速度的贡献，以及自由控制单体密度分布。因此，流场的可压缩性可以完全调节。实际收敛到一个唯一的外力场证明了存在一个从速度和密度到外力场的泛函映射，正如幂泛函变分框架所预测的那样。在平衡态下，该方法可以找到产生预定目标密度分布的保守力场，从而实现从密度分布到外势的Mermin-Evans经典密度泛函映射.这里开发的概念工具，使人们能够获得详细的物理洞察复杂的流动行为，我们在原型情况下证明。
2018-12-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Anomalous fluxes in overdamped Brownian dynamics with Lorentz force
研究了小质量极限下粒子在空间变化的洛伦兹力作用下的随机运动。限制程序产生一个额外的漂移项的过阻尼方程，不能简单地设置质量为零的速度朗之万方程。我们表明，而过阻尼运动方程准确地捕捉粒子的位置统计，它导致非物理通量在系统中，坚持在很长的时间限制，一个反常的结果不符合热平衡。这些通量计算分析过阻尼运动方程，并发现在定量协议与布朗动力学模拟。我们的研究表明，过阻尼近似，虽然非常适合位置统计，可以产生非物理值的速度依赖变量，如通量和熵产生。
2019-08-29 cond-mat.soft
Thermodynamics of collisional models for Brownian particles: General properties and efficiency
我们介绍了布朗粒子的{\it碰撞模型}的思想，在该模型中，粒子被顺序地放置成与不同的热环境和外力接触。热力学性质是准确地获得，无论涉及的水库数量。在存在外力的情况下，熵产生呈现双线性形式，其中Onsager系数被精确计算。分析布朗发动机的基础上顺序热开关的建议和考虑其效率的调查考虑到不同的外力协议。我们的研究结果揭示了一个新的（和替代）的路线，获得有效的热机的基础上有限次布朗机。
2020-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.soft
Beating of grafted chains induced by active Brownian particles
本文研究了二维几何中活性布朗粒子（ABPs）与毛状表面的相互作用。我们发现，推动力的增加导致和加强刷状区域内的ABPs的不均匀积累。链束的振荡（像纤毛一样跳动）与大推力下ABPs动态簇的形成和解体相伴随。同时，由于ABPs的有效剪切力，链被拉伸和向下推。刷毛平均厚度随推进力的减小反映了链束跳动幅度的增大。此外，在一个简单的单链系统中，拍现象进行了研究。我们发现，链摆动规律与一个主要的振荡周期，这与链长增加，并随着推动力的增加而减少。我们建立了一个理论来描述这一现象和预测的周期和振幅之间的关系，不同的链长和推力同意非常好的模拟数据。
2018-05-17 cond-mat.soft
Correlation between diffusion and coherence in Brownian motion on a tilted periodic potential
研究了布朗粒子在倾斜势场中的过阻尼运动。分析了布朗输运的扩散系数和相干能级与温度、倾斜力和势的形状的关系。结果表明，在低温下，布朗输运的相干水平稳定在倾斜力的Peclet因子的值为Pe=2的广泛的域。该区域与扩散系数相对于倾斜力的增强最迅速的区域相一致。得到了扩散系数随温度变化的非单调性的充要条件，证明了偏压和温度对扩散的加速作用对势的非对称性参数的值非常敏感。
2004-03-19 cond-mat.soft
Inhomogeneous steady shear dynamics of a three-body colloidal gel former
本研究利用自适应布朗动力学模拟探究了三体胶体凝胶在非均匀剪切力下的稳态流动，发现其非平衡响应由粘性和结构性超绝热力驱动，并证明幂泛函理论能准确重现粘性力分布。
2023-01-16 cond-mat.soft
A Rheological Analogue for Brownian Motion with Hydrodynamic Memory
当悬浮的布朗运动颗粒周围的流体的密度是可感知的时，除了在布朗运动的传统的Ornstein和Uhlenbeck理论中出现的力之外，当随机运动的布朗粒子附近的位移流体作用在粒子上时，出现额外的力，从而产生长程力相关性，其表现为“长-在速度自相关函数的衰减中的“时间尾”被称为流体动力学记忆。本文在认识到对于牛顿粘性流体中的布朗粒子，广义Langevin方程中的流体动力记忆项实质上是布朗粒子速度的1/2分数阶导数之后，提出了一个具有流体动力记忆的布朗运动的流变模拟，它由分数阶Scott-Blair元件的线性阻尼器和惯性元件组成。建议从广义Langevin方程的结构的机械网络的合成简化了明显的均方位移和它的时间导数，这也可以表示在两个参数的Mittag-Leffler函数的计算。
2021-06-06 cond-mat.soft
Interplay between optical, viscous and elastic forces on an optically trapped Brownian particle immersed in a viscoelastic fluid
我们提供了一个详细的研究之间的相互作用，出现在布朗运动的一个微米级的球浸没在一个粘弹性流体测量与光阱干涉。为了探索广泛的粘性，弹性和光学力，我们分析了两种不同的粘弹性溶液在不同的浓度，这提供了一个动态的聚合物结构周围的布朗球。我们的实验表明，取决于流体，光学力，即使很小，在低频率下轻微修改的复数模量。根据我们的研究结果，我们提出了一种替代方法来校准这种实验设置时，使用非牛顿流体。理解光学势的影响对于正确解释生物材料和生物物质的基于光学捕获探针的研究所获得的力学性质是至关重要的。
2016-09-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
A Brownian Dynamics Model of Kinesin in Three Dimensions Incorporating the Force-Extension Profile of the Coiled-Coil Cargo Tether
驱动蛋白家族的马达蛋白参与多种细胞过程，运输物质和产生力。随着实验技术的最新进展，例如可以探测单个分子的光镊，人们越来越感兴趣地了解马达蛋白将化学能转化为机械功的机制。在这里，我们提出了一个数学模型的化学和三维力学的驱动蛋白马达蛋白，它捕获了许多力依赖的功能的电机。对于将货物附着到马达的系绳的弹性，我们开发了一种方法，用于从光阱数据导出非线性力-延伸关系。对于驱动蛋白头，货物，和显微镜阶段，我们制定了一个三维布朗动力学模型，考虑到排除体积相互作用。为了有效地计算统计数据的模型的算法，提出了使用两步协议，该协议分离的模型的化学动力学的模型的机械特征的模拟。利用该方法计算了马达输送的小球的力相关平均速度和随机参数，并与实验数据进行了比较。
2009-10-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Fluctuating hydrodynamics and the Brownian motion of an active colloid near a wall
在热涨落的斯托克斯流体中，球形活性胶体表面的牵引力包含被动、主动和布朗贡献。在这里，我们推导出这三个部分系统地，通过“投影”的流体使用的边界域积分表示的慢粘性流。我们发现的布朗牵引和流体中的热力的统计之间的确切关系，并推导出，从而，波动耗散关系的每一个不可约的张量谐波牵引模式。前两种模式给出了布朗力和力矩，从这些力和力矩出发，我们构造了关于胶体位置和取向的Langevin和Smoluchowski方程。我们强调的活动引起的故障的细致平衡，并提供了一个处方计算的布朗力和扭矩的配置依赖的方差。我们将这些一般结果应用于平面壁附近的活性胶体，最简单的几何形状与配置相关的方差，并表明，固定分布是非吉布斯的。我们推导出一个正则化的平移和旋转摩擦张量，布朗动力学模拟所必需的，确保积极的变化在所有距离的墙壁。指出了这些结果的多体推广。
2017-09-07 cond-mat.soft
The Boltzmann factor, DNA melting, and Brownian ratchets: Topics in an introductory physics sequence for biology and premedical students
提出了三个与生物学相关的有偏随机游走的例子：（1）一个DNA解链模型，模拟为DNA解链，它提供了一种方法来说明玻尔兹曼因子在生物学和医学预科学生熟知的场所中的作用;（2）解旋酶马达蛋白在解链双链DNA中的活性，例如，在复制叉处，这是布朗棘轮的一个例子;（3）由肌动蛋白聚合产生的力，这是另一种布朗棘轮，并且确定了肌动蛋白聚合速度的力和肌动蛋白浓度依赖性。
2011-05-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Observation of Brownian elastohydrodynamic forces acting on confined soft colloids
本研究结合全息显微镜与统计推断新方法，分析刚性壁附近软油滴的布朗运动，发现全新瞬态大软布朗力，对微生物输运等生命过程有重要意义。
2024-05-22 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.class-ph
Reply to Comment on "Influence of Noise on Force Measurements" [1012.5371]
有了作用在噪声系统上的力的先验知识，就有可能解决与乘性噪声项的解释相关的问题（又名伊藤-斯特拉托诺维奇困境）。我们的实验表明，布朗粒子的反伊藤公约是正确的。这使我们能够调和力的测量的基础上的平衡分布和漂移速度的布朗粒子在扩散梯度。
2011-07-14 cond-mat.soft
Noncentral forces mediated between inclusions in a bath of active Brownian rods
使用布朗动力学模拟，我们研究了有效的相互作用之间的两个相同的和不可渗透的磁盘（夹杂物）浸泡在浴缸中的相同的，积极的（自推进），布朗杆在两个空间维度，假设自推进轴的杆通常可能会偏离他们的纵轴。当自推进是横向的（垂直于棒轴），聚集的活性棒周围的夹杂物显着增强，导致更膨胀的空间分层（环的形成）的棒周围的夹杂物，与纵向自推进棒的参考情况相比。因此，横向自推进杆还介导了夹杂物之间的显著更长范围的有效相互作用。浴介导的相互作用的出现是由于围绕夹杂物形成的活性棒环之间的重叠，因为它们被带入小的分离。当自推进轴相对于棒轴倾斜时，我们发现围绕内含物二聚体的活性棒积累的不对称不平衡。这导致了一个非中心的相互作用，具有反平行对横向力分量，因此，浴介导的扭矩的二聚体。
2021-07-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Asymmetric Ions in Solution are Similar to Active Brownian Particles
Arizona State University（亚利桑那州立大学）
该研究通过分子动力学模拟发现，电荷偏移超临界值$d^*$的不对称电解质离子体坐标系会出现非零力，其扩散常数下降约400倍，且扩散常数的不同计算途径不再等价。
2026-08-28 cond-mat.soft
Simulating the rheology of dense suspensions using pairwise formulation of contact, lubrication and Brownian forces
本文提出一种基于成对布朗力、接触力和润滑力的最小化颗粒模型，用于模拟稠密胶体悬浮液，再现剪切变稀和增稠行为，并在LAMMPS中实现，具有线性计算复杂度。
2023-07-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Universal Persistent Brownian Motions in Confluent Tissues
Institute of Mechanical Engineering, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院机械工程学院）
研究通过二维活性泡沫模型比较牵引力和连接张力波动对汇合组织动态的影响，发现长期细胞运动普遍收敛于持久布朗运动，与细胞几何、重组率和流动性之间的非普遍相关性形成对比。
2026-02-25 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.TO
