Competing Active and Passive Interactions Drive Amoeba-like Living Crystallites and Ordered Bands
游泳者和自行推进的粒子是细菌群落、鸟群和鱼群等各种生命系统的集体行为和运动的物理模型。这种人工活性材料适合于物理模型，这些模型揭示了集体行为背后的微观机制。在这里，我们研究胶体在直流电场。我们的准二维系统的电驱动粒子表现出丰富的和异国情调的相行为。在低场强下，电流体动力学流导致自组织成具有六方有序的微晶。在自推进的颗粒由于昆克旋转，我们发现一个有序的阶段的活性物质中的运动微晶不断改变形状和相互碰撞。在更高的场强下，它“溶解”成活性气体。我们参数化的颗粒模拟模型再现实验观察到的阶段，并在较高的场强预测活动驱动的分层带状结构。
2019-07-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spontaneous Micro Flocking of Active Inertial Particles without Alignment Interaction
该研究通过模拟无对齐相互作用的活性惯性粒子，发现运动性诱导相分离中还存在微聚集转变，并用速度序参量和特征长度尺度表征该转变。
2024-02-06 cond-mat.soft
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
Mean field approach of dynamical pattern formation in underdamped active matter with short-ranged alignment and distant anti-alignment interactions
许多活性物质系统，特别是在微观尺度上，都被很好地近似为过阻尼，这意味着任何惯性动量都会立即被环境耗散。另一方面，特别是对于宏观主动系统，但也对于许多介观系统，惯性运动的时间尺度可以变得足够大，以与动力学相关。这就提出了一个问题，即集体动力学和由此产生的活性物质状态如何受到惯性的影响。因此，我们提出了一个粗粒度连续模型的欠阻尼活性物质的基础上的平均场描述被动系统。此外，我们将该模型应用到一个系统的相互作用，支持在短距离上的对齐和在较长的长度尺度上的反对齐，如已知的背景下，斑图形成，由于取向的相互作用。我们对欠阻尼和过阻尼动力学的数值计算都预测了一个结构化的拉宁状态。然而，活动引起的对流，只存在于欠阻尼模型不稳定的状态时，反对齐被削弱，导致集体运动状态，不会发生在过阻尼限制。这两个状态之间的湍流过渡区的特点是强烈的密度波动和缺乏整体秩序。
2019-12-15 cond-mat.soft
Self-alignment and anti-self-alignment suppress motility-induced phase separation in active systems
本文研究了自对齐与反自对齐对致密活性物质中运动诱导相分离（MIPS）的抑制机制，发现自对齐引发群集并最终形成均匀相，而反自对齐则通过冻结粒子速度抑制聚集并恢复均匀相。
2025-04-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active particles with polar alignment in ring-shaped confinement
我们研究的活性，非手性和手性，布朗粒子与极性排列和空间相互作用的悬浮液中的稳态性质限制在一个环形（环）的限制在两个维度。探索可能的相互作用之间的极性interparticle排列，几何约束和表面曲率，被纳入这里的最低水平，我们报告了一个表面人口反转效应，从而活性粒子迁移的环形的外凹边界上积累的内凸边界。这与传统的图片，这意味着更强的积累的活性粒子相对于凸的凹边界。粒子数反转是由粒子排列和表面曲率引起的，当这些因素中的任何一个不存在时，粒子数反转就会消失。我们探讨了随后的后果的手征性感应电流和游泳压力的活性粒子和分析系统参数，如粒子的平均数密度和粒子的自推进，手征性和排列强度的可能作用。
2020-09-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective dynamics of active matter with orientation-weighted alignment
Taras Shevchenko National University of Kyiv（基辅塔拉斯舍甫琴科国立大学）；Universitá di Padova（帕多瓦大学）
研究一种具有速度依赖对齐规则的基于代理的自驱动粒子模型，通过调整对齐强度产生多种集体状态，包括无序气体态、有序编队、高密度阻塞态和具有活性晶体行为的密集有序移动簇。
2026-05-17 cond-mat.soft nlin.PS
Particle-Wall Alignment Interaction and Active Brownian Diffusion Through Narrow Channels
Presidency University（总统大学）
该研究通过数值模拟探究粒子-壁面取向相互作用对活性粒子通过窄通道扩散的影响，明确不同稳定取向构型下扩散系数的变化规律，为理解微/纳米物体在窄通道中的扩散提供理论支撑。
2026-08-20 cond-mat.soft
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
Competing effect of disorder on phase separation in active systems
Indian Institute of Technology (BHU)（印度理工学院（贝拿勒斯印度教大学））；National University of Singapore（新加坡国立大学）
该研究探讨了无序对活性系统相分离的影响，发现弱无序引发相分离，强无序导致系统冻结并增加界面粗糙度。
2025-12-23 cond-mat.soft
Geometrical entanglement and alignment regulate self-organization in active ring polymer suspensions
该研究引入缠绕数量化活性环形高分子悬浮液的几何缠结，发现取向排列与缠结显著相关，且自组织对活性诱导缠结呈非单调依赖，适度缠结稳定取向排列、过度缠结则起破坏作用，揭示了非平衡调控高分子缠结的普适微观机制。
2025-07-30 cond-mat.soft
Alignment Destabilizes Crystal Orders in Active Systems
我们结合数值和分析方法来研究两个永久连接的游泳者和两个不同的对齐相互作用形成的二维活性晶体。该系统允许一个准长程平移阶的静止相和一个准长程速度阶的运动相。运动相中的平移顺序受排列相互作用的影响很大。对于类Vicsek排列，平移顺序是短程的，而键取向顺序是准长程的，这意味着移动的六角相。对于基于弹性的排列，平移顺序是准长程平行于运动和短程在垂直方向，而键取向顺序是长程的。我们也将这些结果推广到更高的维度。
2021-05-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-Aligning Polar Active Matter
本文探讨了自对齐在极性主动物质中的重要性，提出统一框架并分析了现有模型的异同，为密集生物系统和群体机器人研究提供新视角。
2024-03-15 cond-mat.soft
Collective motion of Active Brownian Particles with polar alignment
我们提出了一个全面的计算研究的集体行为出现的竞争之间的自推进，排除体积相互作用和速度对齐的二维模型的活性粒子。我们考虑主动布朗粒子模型的扩展，其中粒子的自推进方向与它们的邻居之一对齐。我们分析了集体运动（群集）在低密度制度（10%的表面积）的发病，并表明，它主要是由速度对齐相互作用的强度控制：自推进和拥挤效应之间的竞争在群集的出现中起着次要的作用。然而，在群集阈值以上，系统呈现比没有对准相互作用（活性布朗粒子）或排除体积效应（类Vicsek模型）的类似模型更丰富的斑图形成场景。取决于参数制度，系统的结构的特征在于有限大小的极性团簇的广泛分布，或者存在无定形的、高度波动的、大规模的移动结构，其可以采取通道状或带状形式（并且通常是介于两者之间的混合结构）。我们建立了一个相图，总结极性主动布朗粒子的集体行为，并提出了一个通用的机制来描述的复杂性的大尺度结构中观察到的排斥性自推进粒子系统。
2018-01-04 cond-mat.soft
Emergent Metric-like States of Active Particles with Metric-free Polar Alignment
我们研究了自推进粒子与其最近邻粒子$k$通过极性排列相互作用的模型。通过探索它的相空间作为两个无量纲参数（对齐强度$g$和Peclet数$\mathrm{Pe}$）的函数，我们确定了两个不同的有序-无序转变。一种是连续的，发生在独立于Pe的低临界$g$值处，并且类似于没有密度阶耦合的平均场跃迁。另一个是不连续的，取决于一个组合的控制参数，涉及$g$和Pe，并从形成小的，密集的，高度持久的粒子簇，遵循公制样的动力学。这些密集的集群形成在一个临界值的组合控制参数$\mathrm{Pe}/g^α$，与$α\approx 1.5$，这似乎是有效的不同的基于聚合物的模型。我们的研究表明，具有无度量相互作用的活性粒子模型可以产生特征长度尺度，并自组织成经历度量跃迁的度量集体态。
2022-08-13 cond-mat.soft
Director alignment at the nematic-isotropic interface: elastic anisotropy and active anchoring
向列相的活动驱动界面流动，导致优先排列，即切线或平面的可伸展系统（推）和垂直或垂面的收缩的（拉）。这种排列被称为主动锚定，并且已经报道了许多系统，并使用主动锚定流体动力学理论进行了描述。后者基于单弹性常数近似，即，它们假定潜在的被动磁致伸缩的弹性各向同性。然而，真正的向列相具有不同的弹性常数，这导致界面锚定。在本文中，我们考虑弹性各向异性的多相和多组分流体动力学模型的主动向列相和被动锚定的弹性各向异性驱动的界面之间的竞争进行调查。我们首先考虑平移不变性的系统，以分析在平坦界面的对齐，然后，考虑二维系统和主动微滴。我们调查的竞争的两种类型的锚定在很宽的范围内的其他参数，系统的特点。模拟结果表明，活跃的锚定占主导地位，除了在非常低的活动，当接口是静态的。此外，我们发现，弹性各向异性不影响的动力学，但改变的有效长度，成为各向异性。
2021-04-16 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Attraction-Induced Cluster Fragmentation and Local Alignment in Active Particle Systems
本研究通过数值模拟发现，吸引相互作用会破坏活性粒子系统的单一团簇形成，导致幂律分布的多团簇态，并自发排列自推进方向以增强团簇运动性。
2025-05-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Comment on "Flocking without Alignment Interactions in Attractive Active Brownian Particles [arXiv:2303.07746]"
本文评论了吸引性活性布朗粒子无需对齐相互作用即可群集的论点，指出其缺乏长程关联和定向运动等群集核心特征。
2023-08-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active-Particle Polarization Without Alignment Forces
活性颗粒悬浮液在活性景观中表现出不同的偏振密度模式，即使没有各向异性颗粒相互作用。这种没有排列力的极化在运动诱导的相分离中起作用，并向中尺度观察者泄露了内在的微观活动。使用稳定的长期约束的一个单一的热microswimmer在一个专用的力自由粒子阱，我们检查极化的界面层在运动的步骤，并确认它不施加压力到散装。我们的观察定量解释的分析理论，也可以指导更复杂的几何形状和多体效应的分析。
2021-01-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Circling crystals in chiral active matter with self-alignment
本研究探讨自对齐与手性耦合下活性单元晶体的集体运动，发现弱手性诱导环形晶体相，手性占优时形成涡旋状协调运动态，为上皮组织、群体机器人等系统提供理论参考。
2025-11-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Triclinic nematic colloidal crystals from competing elastic and electrostatic interactions
纳米粒子的自组装可以使复合材料具有预先设计的性能，但仍然面临着复制原子和分子晶体结构多样性的挑战。我们结合各向异性的弹性和弱屏蔽静电相互作用，以指导定向和三斜的位置自排序的无机纳米晶体在一个可调流体主机。这些低对称性胶体晶体的晶格周期性比纳米颗粒尺寸大一个数量级以上。取向的纳米晶体，以及随后的三斜晶系胶体晶体的晶轴，耦合到的均匀排列的方向，这可以很容易地控制在大规模上的晶体主体。我们探测胶体对和多体相互作用，并演示了如何从竞争的长程弹性和静电力的半导体纳米棒的取向有序的三斜晶体出现。
2016-12-08 cond-mat.soft
Collective excitations in active solids featuring alignment interactions
本文研究由自驱动单元弹性连接形成的活性固体，通过分析涨落谱揭示其集体运动状态中存在可激发模式，并证明这些激发模式与熵产生模式相关，为未来实验研究提供启示。
2024-10-21 cond-mat.soft
Alignment of non-spherical active particles in chaotic flows
我们研究的方向统计的球形，轴对称的microswimmer，从磁盘到棒的形状，游泳在混乱的，适度的湍流。数值模拟表明，棒状活性颗粒优先与流速对齐。为了解释潜在的机制，我们通过微扰理论解决了一个统计模型。我们表明，这种对齐是由流体速度及其沿粒子路径的梯度的相关性以及由于游动和粒子非球形而导致的前后对称性破缺引起的。值得注意的是，发现对齐被认为是一个强大的运动学效应，独立的底层流的演变。我们讨论其可能的相关性水生生态。
2019-09-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mesoscopic theory of flocking with alignment and antialignment copying
School of Physics and Astronomy, Yunnan University（云南大学物理与天文学院）
本文研究了集体运动的随机模型，通过成对对齐或反对齐复制互动更新个体方向，推导了精确的介观描述，并验证了竞争性复制规则和内在噪声对集体动态的影响。
2026-10-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Computational study of active polar polymer melts: from active reptation to activity induced local alignment
通过 Langevin 分子动力学模拟研究切向极性活性对缠结聚合物熔体的影响，发现高活性下链构象尺寸增加、出现局部键排列与非均匀链段拉伸，并诱导与分子量无关的扩散和超扩散行为，总结了不同活性下的行为状态相图。
2024-11-18 cond-mat.soft
Active Matter Flocking via Predictive Alignment
Department of Macromolecular Physics, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学与物理学院大分子物理学系）
本文提出一种基于预测对齐的模型，通过纯粹的对齐交互实现稳定的编队，无需额外参数，在噪声环境下保持群体凝聚力。
2025-06-28 cond-mat.soft nlin.AO
Activity enhances transport while competing interactions preserve structure in colloidal microphase formers
Instituto de Química Física Blas Cabrera, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)（布拉斯·卡布雷拉物理化学研究所，西班牙国家研究委员会）；Departament de Física de la Matèria Condensada, Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学凝聚态物理系）；Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos, CONICET-UNLP（液体与生物系统物理研究所，阿根廷国家科学研究与技术促进委员会-拉普拉塔国立大学）；Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional La Plata, CIMEC - Centro de Investigación en Mecánica Experimental y Computacional（国立技术大学，拉普拉塔地区学院，实验与计算力学研究中心）
研究揭示了活性悬浮液中胶体颗粒的动态相行为，活动增强传输同时保持结构，揭示了非平衡条件下SALR势的结构记忆。
2026-05-12 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Non-reciprocal alignment induces asymmetric clustering in active mixtures
研究活性非互惠混合物，通过流体动力学理论与粒子模拟，发现仅非互惠对齐即可在对称参数下诱导不对称聚类，单物种集群会追逐另一物种的稀疏聚集区。
2024-12-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Circular motion subject to external alignment under active driving: nonlinear dynamics and the circle map
几乎没有任何真正的自我推进或主动驱动的物体是完美的。因此，不受干扰的运动通常不会遵循直线，而是遵循圆形轨迹。我们在这里解决自推进或主动驱动的对象，在离散的步骤中移动，并另外尝试通过离散的角度调整向某个方向迁移。在角度对准中的过度反应是可能的。这种竞争意味着显着的非线性动力学，包括倍周期和混沌行为在一个广泛的参数制度。这种行为直接影响轨迹的外观，在空间自集中的集体运动期间也是如此。
2022-12-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CD
Flocking without alignment interactions in attractive active Brownian particles
本文通过吸引性活性布朗粒子模型证明，无需对齐相互作用也能产生集群行为，并揭示了从无序多团簇相到单一集群相的一级相变，挑战了传统观点。
2023-03-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective Dynamics of Intelligent Active Brownian Particles with Visual Perception and Velocity Alignment in 3D: Spheres, Rods, and Worms
通过三维模拟研究具有视觉感知和速度对齐的智能活性布朗粒子，发现不同形状（球、杆、蠕虫）粒子形成多种集体结构，与自然界集体行为相似。
2024-11-06 cond-mat.soft
First order alignment transition in an interfaced active nematic
本研究实验发现，与被动液晶耦合的二维活性向列层在温度斜坡和磁场作用下，从湍流转变为垂直磁场的准层流，并表现出序参数间歇性及有序与湍流共存，揭示一级相变特征。
2023-06-13 cond-mat.soft
Phase Behavior and Dynamics of Active Brownian Particles in an Alignment Field
Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Indian Institute of Technology, Bhubaneswar（布巴内斯瓦尔印度理工学院）
通过计算机模拟研究二维均匀定向场中自驱动布朗粒子的相行为与动力学，计算气液共存相边界及临界指数，发现其不属于2D Ising普适类，并表征了旋节线分解动力学。
2024-03-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Motility-induced phase separation of active particles in the presence of velocity alignment
自推进粒子（SPP）系统本质上是一种非平衡系统，其中每个粒子将能量转化为功，在耗散介质中运动。当通过速度对齐机制相互作用时，介质充当动量汇，甚至动量也不守恒。在这种情况下，映射到平衡系统似乎是不可能的。在这里，我们表明，熵泛函可以推导出的SPP与速度对齐和密度依赖的速度，至少在（取向）无序相。这个重要的结果具有重要的物理后果。熵泛函的研究表明，在速度取向的SPP体系中，在取向有序相变之前，体系可以发生相分离，并且指出旋节线是取向灵敏度的函数，同时表明导致相分离的密度涨落和临界空间扩散随着取向有序转变的临近而显著增加.
2014-05-18 cond-mat.soft physics.bio-ph
Active Particles in Explicit Solvent: Dynamics of clustering for alignment interaction
我们研究了系统中的集群动力学包含活性粒子，沉浸在一个明确的溶剂。为此，我们采用了混合模拟方法，包括分子动力学和多粒子碰撞动力学。在我们的模型中，一个活性粒子与另一个活性粒子或溶剂粒子的避免碰撞的被动相互作用已经通过Lennard-Jones势的变体得到了处理。活性颗粒之间的动态相互作用已被纳入通过Vicsek式的自推进，促进集群。我们量化的活动和重要性的流体动力学的动态集群通过相关系统参数的变化的影响。我们的工作与低整体密度的活性粒子。为此，形态由不连续的集群，颗粒扩散，扩散聚结和弹道聚集之间的增长切换的机制，取决于存在或不存在的活性和流体动力学相互作用。相应的增长规律已被量化，并在适当的理论图片的背景下进行了讨论。我们的研究结果表明，多粒子碰撞动力学是一种有效的方法，即使在活性物质系统的流体动力学现象的调查。
2020-12-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Microrheology and Dynamic Phases for Pattern Forming Systems with Competing Interactions
本文模拟竞争长程排斥与短程吸引粒子系统中的主动探针，揭示其弹性-塑性脱钉阈值、非单调速度响应及条纹边缘输运等动力学相。
2025-01-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Matter under Cyclic Stretch: Modeling Microtubule Alignment and Bundling
本研究构建自驱动粒子模型，模拟循环拉伸下微管排列与成束，重现实验模式，并拓展至其他活性物质系统的操控。
2025-05-25 cond-mat.soft q-bio.BM q-bio.SC
Effects of Alignment Activity on the Collapse Kinetics of a Flexible Polymer
各种生物细丝的动力学可以在活性聚合物模型的框架内理解。在这里，我们考虑一个灵活的聚合物链的珠弹簧模型，其中的珠之间的积极相互作用是通过从Vicsek模型改编的对齐规则。在从高温线圈相到低温状态点的淬火之后，我们使用Langevin恒温器通过分子动力学（MD）模拟来研究粗化动力学。对于钝化聚合物的情况，低温平衡态是一个紧凑的小球。从我们的MD模拟结果表明，虽然球状状态也是典型的最终状态在主动的情况下，非平衡路径到达这样一个状态不同于被动的图片，由于对齐之间的相互作用珠。我们注意到，偏离中间的“珍珠项链”样的安排，这是在被动的情况下观察到的，和更细长的哑铃状结构的形成随着活动的增加而增加。此外，它似乎是，虽然一个小的主动力的珠子肯定会使粗化过程快得多，存在非单调依赖的崩溃时间上的积极相互作用的强度。我们量化这些观察通过比较的标度律的崩溃时间和增长的珍珠与被动的情况下。
2021-07-31 cond-mat.soft
Collective dynamics of densely confined active polar disks with self- and mutual alignment
Beijing Normal University（北京师范大学）；Humboldt Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；Research Cluster of Excellence ‘Science of Intelligence’（智能科学卓越研究中心）；Northwestern University（西北大学）；Beijing Jiaotong University（北京交通大学）；CHuepe Labs（CHuepe实验室）
研究密集自驱极性盘在圆形场地内的集体状态，通过自对齐和互对齐机制产生高频局部环形振荡与低频中心铣削，验证其在流体或固态 regime 中的鲁棒性与普遍性。
2025-05-09 cond-mat.soft
Mixing and demixing of binary mixtures of polar chiral active particles
我们研究了一个二维盒子中的极性手性（逆时针或顺时针）活性粒子的二元混合物周期性边界条件。除了粒子之间的排斥体积相互作用外，粒子还受到极速度对齐的影响。从广泛的布朗动力学模拟，发现粒子的配置（混合或分层）是由手征性差异和极速排列之间的竞争。当手征性差异与极速排列竞争时，顺时针方向的粒子聚集在一个团簇中，逆时针方向的粒子聚集在另一个团簇中，从而粒子被分层并可被分离。然而，当手征性差异或极速排列占主导地位时，粒子混合。我们的研究结果可用于手性活性粒子的二元混合物的分离的实验追求。
2018-05-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Defect-Mediated Phase Transitions in Active Soft Matter
拓扑缺陷如何影响活性物质的有序度？为了回答这个问题，我们研究了一个基于代理的模型的自推进粒子，它占极性排列和短程排斥相互作用。对于强大的对齐力，我们发现集体移动的多晶状态与波动的晶界网络。在排斥力占主导地位的制度，由活性系统产生的波动引起准长程过渡秩序，但-不像热系统-没有创建拓扑缺陷。
2014-04-29 cond-mat.soft
Segregation and cooperation in active colloidal binary mixtures
本研究通过实验和模拟揭示活性Janus胶体二元混合物中，运动能力差异与对齐性共同驱动物种分离与合作运动，为设计可重构集体功能材料提供策略。
2025-06-18 cond-mat.soft
The mechanics of anisotropic active plates with applications to cell alignment on curved substrates
Politecnico di Torino（都灵理工大学）；Sapienza University of Rome（罗马大学）
基于Föppl-von Kármán极限，发展活性各向异性板的连续介质力学框架，通过渐近展开推导耦合平衡方程，应用于弯曲基底诱导的细胞排列，预测从垂直到平行的超临界分岔，并解释不同细胞类型的实验现象。
2026-06-24 cond-mat.soft math-ph math.MP
Active-gel Theory for Multicellular Migration of Polar Cells in the Extra-cellular Matrix
我们制定了一个活性凝胶理论的细胞外基质（ECM）中的多细胞迁移。将细胞建模为活性极性溶剂，将ECM建模为粘弹性固体。我们的理论能够分析迁移细胞和它们的环境之间的动态相互作用，在不同的相对力和对齐机制。我们分析了极性细胞在ECM中均匀迁移的线性稳定性。我们的理论预测，作为细胞-基质排列的结果，收缩细胞均匀迁移为小波矢量，而足够伸展的细胞迁移域。由于主动力和细胞与其浓度梯度的对齐，伸展细胞和收缩细胞的均匀细胞迁移对于较大的波矢量可能是不稳定的。这些机制通过细胞与迁移流和基质刚度的对齐来稳定。他们预计将被完全抑制为刚性矩阵的弹性模量为10千帕。我们的理论应该是有用的，在分析多细胞迁移和ECM图案在介观尺度。
2022-02-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Alignment and scattering of colliding active droplets
活性液滴在其表面释放化学溶质，改变其局部界面张力。他们利用溶质的对流输运的非线性耦合产生的Marangoni流自我推进。这种游泳液滴本质上是抗趋化性的，并且被它们自己的化学尾迹或它们的邻居排斥。反弹动力学导致成对液滴相互作用最近进行了详细分析，纯粹的头上碰撞使用一个特定的双球面的方法。在这里，我们扩展了这种分析，并提出了一个简化的模型，一个通用的碰撞来验证倾斜液滴碰撞的对齐和散射特性及其对集体液滴动力学的潜在影响。当液滴直接相互作用时，对于对称碰撞观察到液滴的轨迹的系统对准，并且在碰撞期间液滴的化学尾流的有限时间重排引起。对于更一般的碰撞，观察到复杂和多样的动力学制度，无论是液滴直接相互作用或通过其化学尾流，导致显着的散射。
2020-10-02 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Competing chemical and hydrodynamic interactions in autophoretic colloidal suspensions
在自泳胶体的表面，滑移速度产生于局部化学梯度，这是粒子构型和活性的多体函数。对于快速的化学扩散，加上滑移诱导的流体动力学相互作用，我们推导出胶体之间的化学流体动力学力和扭矩。在无滑动壁附近，力可以表示为非平衡势的梯度，通过调节活动的类型，可以从排斥力变为吸引力。当这个潜在的障碍，我们发现逮捕相分离的平均集群大小设置由竞争的化学和流体动力。这些反过来控制的单极和偶极贡献的活性化学表面通量。
2019-06-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interrupted Motility Induced Phase Separation in Aligning Active Colloids
在相对致密的活性Janus胶体系统中开启高活性，我们观察到快速成簇，然后簇聚集到完全相分离。然而，当足够大的团簇开始分裂时，相分离过程被中断。集群大小分布作为时间的函数，我们确定三个连续的动力学制度。跟踪粒子的位置和方向，我们的特点是在不断增长的集群的结构排序和对齐，从而揭示在这些制度中发挥作用的机制。特别是，我们确定如何相邻粒子之间的对齐是负责中断的全相分离。这项实验研究，它提供了第一个大规模的观察活性胶体中的相分离动力学，结合单粒子分析的本地机制，指向新的物理观察时，对齐和短程排斥。
2019-02-21 cond-mat.soft
Programming Shapes with Competing Layered Patterns
Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics（马克斯·普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所）；Center for Systems Biology Dresden（德累斯顿系统生物学中心）；Cluster of Excellence, Physics of Life, TU Dresden（德累斯顿工业大学生命物理卓越集群）
本文通过双层系统研究了竞争的分层图案对形状编程的影响，展示了如何利用不同曲率分布实现生物启发的形状设计。
2026-02-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dynamics of a simple model microswimmer in an anisotropic fluid: implications for alignment behavior and active transport in a nematic liquid crystal
最近的几个实验研究了自驱动细菌和胶体粒子在液晶中的取向和传输行为。相应地，我们从理论上研究了单轴各向异性流体中极小模型微游泳者的动力学行为。作为第一步，流体动力学格林函数提供响应于作用在各向异性流体上的局部力的所得到的流体流动解析地导出。在此基础上，分析了拉式和推式微泳子在各向异性流体中的行为。根据推进机制和不同的粘度的相对大小，我们发现对齐的游泳者平行或垂直于各向异性轴。特别地，在某些情况下也识别倾斜对准。所观察到的游泳者重新取向的结果之间的流体动力学耦合的自诱导流体流动和周围流体的各向异性，这扭曲了自生流场。我们支持我们的结果的一个简化的线性稳定性分析。我们的理论预测是在定性协议与最近的实验观察游泳细菌在液晶。它们支持利用宿主流体的可能可切换的各向异性来引导个体微泳者和活性颗粒沿着所要求的路径的目标，从而实现受控的主动运输。
2018-09-03 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Phase Ordering in Binary Mixtures of Active Nematic Fluids
该研究使用连续双流体方法发现不同活性的向列流体混合物在活性湍流背景下发生混沌微相分离，弹性排列或基底摩擦显著增强该效应，为上皮细胞分选和细菌菌落动力学提供解释。
2024-04-29 cond-mat.soft
Arrested development and traveling waves of active suspensions in nematic liquid crystals
该研究用 Ericksen–Leslie 模型分析向列液晶中的稀活性粒子悬浮液，揭示流体弹性如何将弯曲不稳定性停滞为稳态行波，并给出渐近解析与模拟验证。
2025-06-08 cond-mat.soft q-bio.CB
Aggregate morphing of self-aligining soft active disks in semi-confined geometry
该研究探究半受限平面盒中自对齐软活性盘的聚集形态，发现对齐强度与盒宽影响壁面堆积均匀性，识别出层状与非层状两类壁面聚集体，且活性压力差可有效区分聚集形态、反映结构高度。
2024-03-06 cond-mat.soft
Non-reciprocal visual perception and polar alignment drive collective states in chiral active particles
Indian Institute of Science Education and Research Mohali（印度科学教育研究学院莫哈利分校）
研究通过手性智能主动布朗粒子探索非互易视觉感知与极化对齐如何驱动集体状态的形成。
2026-01-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Hydrodynamic Equations for Flocking Models without Velocity Alignment
集体运动模式的自发出现通常与调节运动个体之间相互作用的速度调整机制的存在相关联。尽管有这种普遍的观点，但最近已经表明，在没有速度对齐的情况下，以及由于视锥内作用的短程、基于位置的吸引力，可以出现几种群集行为。在这里，我们推导出相应的流体动力学方程的微观位置为基础的植绒模型，回顾和扩展以前报道的结果。特别是，我们表明，可以观察到三个不同的宏观集体行为：i）粗化的聚集体没有取向顺序，ii）出现静态的，细长的带状，和iii）形成移动的，局部极性结构，我们称之为蠕虫。推导出的流体动力学方程表明，通过基于位置的相互作用的活性粒子相互作用属于一个不同的类的活性系统从根本上不同于其他活性系统，包括速度对齐的植绒系统。
2019-12-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
