Stable long-range uniaxial order in active fluids at two-dimensional interfaces
我表明，在一个活跃的流体膜的两维双稳态秩序可以是稳定的和长期的，如果交换的颗粒和动量与周围的三维流体是允许的。数量守恒膜呈现不稳定性，在高活性或低浓度下具有独立于活性的最快增长模式。运动性可以稳定长程极性秩序，即使在这样的浸没表面上的游泳者在电影中的数量是保守的。浸没表面的主动有序比以前预期的要丰富得多，具有主动运输的功能后果，并表明在当前和未来的实验中对参数进行更广泛的探索将显示这里预测的新功能。
2021-02-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Spatiotemporal patterning of extensile active stresses in microtubule-based active fluids
主动应力，这是集体产生的运动消耗能量的棒状成分，产生混乱的自主流动。在空间和时间上控制主动应力是控制可伸展的主动流体的内在混沌动力学的必要前提。我们设计的单头驱动蛋白分子马达，表现出光学增强集群，从而使精确和可重复的空间和时间控制的可扩展的主动应力。这种马达能够在流动状态和静止状态之间快速、可逆地切换。反过来，时空图案的主动应力控制无处不在的弯曲不稳定性的可伸展的活性流体的演变，并确定其临界长度的依赖性。将光学控制的簇与传统的驱动蛋白马达相结合，能够一次性地从收缩性主动应力切换到伸展性主动应力。这些结果开辟了一条道路，对主动流体产生的自主流动的实时控制。
2022-09-13 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Flow coupling between active and passive fluids across water-oil interfaces
被油包围的活性液滴可以自发地形成循环流动。然而，周围石油的动力学及其对活性流体的影响仍然知之甚少。为了研究主动流体和被动油之间在它们的界面上的相互作用，将驱动蛋白驱动的基于微管的主动流体液滴浸入油中并压缩成圆柱状形状。液滴的几何形状支持intradroplet循环流动，但循环被抑制时，围绕液滴的油层的厚度减少。示踪剂和网络结构分析和连续介质模型的基础上的动力学的自伸长杆的实验表明，流动过渡导致的流动耦合之间的界面的活性流体和油，与毫米级的耦合长度。此外，还开发了两种新型的毫流体装置，可以实时触发和抑制液滴内循环流动：一种是通过改变周围油层的厚度，另一种是通过局部变形液滴。这项工作突出了界面动力学在主动流体液滴系统中的作用，并表明液滴内的循环流动可以受到主动流体和油之间的界面上的毫米级流动耦合的影响。
2021-05-26 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Instability of an active fluid jet
流体射流分解成液滴的现象长期以来一直吸引着自然科学家，早期的研究可以追溯到19世纪。由于表面张力，对射流的无限小扰动会增加，最终导致射流分裂成液滴（Rayleigh-Plateau不稳定性）。虽然这一经典现象已经研究了很长时间，但尚不清楚当流体被活性流体取代时，它是如何改变的。在这项研究中，我们调查的不稳定性射流的主动流体。主动流体由微泳者悬浮液建模，微泳者通过产生表面切向速度来推进自己，即蠕动。这些蠕动体被认为是底部重的，并且比周围的流体重，因此活动流体的向下射流在重力作用下自组装。蠕动之间的流体动力学相互作用的计算使用斯托克斯动力学方法，其中近场流体动力学精确计算。我们发现，主动流体的射流是不稳定的，与不同的不稳定模式之间的拉，推。对于牵引器的主动流体，射流以使人联想到牛顿流体的静脉曲张的方式分裂成液滴。另一方面，对于推进器，喷流是弯曲的，并经历波动（弯曲）不稳定性。这两种不稳定性的物理机制可以通过检查的应力场和参数的研究揭示了流体动力学相互作用的不稳定性的重要性。虽然重力和底重在实现向下射流中起着至关重要的作用，但它们对不稳定性的影响是有限的。我们的发现有助于揭示活性流体集体性质的新特征。
2022-09-04 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Conformations, correlations, and instabilities of a flexible fiber in an active fluid
受细胞核染色质运动启发，本文提出了浸没在活性力偶悬浮液中的长柔性聚合物多尺度模型，发现由流体动力学和排列相互作用驱动的取向不稳定性，揭示了活性与被动组分通过流固相互作用实现大尺度自组织的机制。
2024-02-14 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Enhanced active swimming in viscoelastic fluids
游动微生物通常在具有复杂流变性的流体中自推进。虽然过去的理论研究表明，流体的粘弹性应该会阻碍它们的运动，但最近对挥动游泳者的实验表明，运动可能会增强非牛顿运动。我们提出了一个物理机制，基于流体-结构相互作用，导致在粘弹性流体中以比牛顿流体更高的速度游泳。使用泰勒的二维游泳片模型，我们解决了作为外部流体应力，内部驱动力矩和被动弹性阻力之间的平衡的主动游泳者的形状。我们表明，这种动态平衡导致一个通用的过渡，从受阻刚性游泳增强灵活的运动。结果被物理解释为由于粘弹性吸力增加游泳振幅在非牛顿流体和克服粘弹性阻尼。
2014-11-24 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Dynamics of a membrane coupled to an active fluid
从理论上考虑了基底上与活性流体耦合的膜的动力学。假设主动流体的指向矢场在膜平面内具有旋转对称性。这种情况可能与体外重构的肌动球蛋白-膜系统有关。与耦合到极性活性流体的膜不同，该模型预测，仅当膜上方的流体的粘度足够大时，可收缩的活性流体才能够减缓膜对于与活性流体的厚度相当的波长的扰动的松弛。因此，我们的模型预测了有限波长的不稳定性的限制强收缩性，这是不同的膜耦合到极性活性流体。另一方面，耦合到可伸展的活性流体的膜总是不稳定的长波长的扰动，由于张开诱导的流动。
2020-03-13 cond-mat.soft physics.bio-ph
Active sorting to boundaries in active nematic -- passive isotropic fluid mixtures
该研究用双流体模型探究活性向列-被动各向同性流体混合物的边界分选规律，发现活性流体拉伸/收缩特性与锚定方式共同决定边界聚集行为，机制源于向列序梯度，结果可经微管-驱动蛋白实验验证，或与生物体系边界分选相关。
2025-09-01 cond-mat.soft physics.bio-ph
Active particles in linear viscoelastic fluids and the scallop theorem
利用修正的功的互等定理，导出了线性粘弹性流体中活性粒子无惯性动力学的一般公式。然后，我们证明，力自由的活性粒子在麦克斯韦线性粘弹性流体中没有延迟具有完全相同的动力学在牛顿流体。相反，在具有延迟的杰弗里斯样流体中的活性颗粒可以显示出明显不同的动力学，包括在往复驱动下的净运动，从而打破了扇贝定理。
2021-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Controlling liquid-liquid phase behavior with an active fluid
二元液体的分层是一个普遍存在的过渡，这是解释使用一个完善的热力学形式主义，需要在整个相边界的密集的热力学参数的平等。当二元流体混合物被驱离平衡时，例如，通过外部剪切流，也会发生分层转变。然而，预测非平衡非势条件下的分层转变仍然是一个挑战。我们驱动液-液相分离（LLPS）的有吸引力的DNA nanostar分子远离平衡使用内部驱动的微管为基础的活性流体。活性降低了临界温度，并缩小了共存浓度，但只有当液滴和重新配置的活性流体之间存在机械键时。在数值模拟中观察到类似的行为，表明液-液相分离的活性抑制是活性LLPS的一般特征。我们的工作描述了一个平台，用于构建具有反馈控制的软活性材料，同时还提供了对细胞生物学的深入了解，其中相分离成为一种普遍存在的自组织原理。
2022-08-31 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Squeezed in three dimensions, moving in two: Hydrodynamic theory of 3D incompressible easy-plane polar active fluids
我们研究了三维（3D）不可压缩集合的自推进实体与非零平均速度状态下的动量汇接触的流体动力学行为，以下称为3D易平面不可压缩极性活性流体。我们表明，该系统的流体动力学模型属于同一普适类的平衡系统，即一个特殊的三维各向异性磁铁。后者可以进一步映射到另一个平衡系统上，即滑动柱相中的DNA-脂质混合物。通过这些联系，我们找到了三维易平面不可压缩极性活性流体阻尼系数的发散重整化，并得到了它们的等时速度关联函数。
2018-05-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Rheology of active fluids
本章旨在关联活性流体流变学的理论与实验研究，重点探讨了Newtonian基质中罕见的宏观流变行为、non-Newtonian基质中“scallop theorem”的失效，以及浓缩系统中的类湍流行为。
2023-04-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Self-mixing in microtubule-kinesin active fluid from nonuniform to uniform distribution of activity
活性流体在微观混合中有应用，但对具有时空变化活性的系统的混合运动学知之甚少。为了研究，紫外线激活的笼状ATP被用来激活微管驱动蛋白活性流体的控制区域，并观察与荧光示踪剂和分子染料的混合过程。在低Péclet数（扩散传输）下，活性-非活性界面以类似扩散的方式向非活性区域发展，该扩散方式由结合扩散与Michaelis-Menten动力学的简单模型描述。在高佩克莱数（对流传输）下，活性-非活性界面以类似超扩散的方式进行，这被与ATP传输耦合的活性流体流体动力学模型定性捕获。结果表明，主动流体混合涉及主动应力分布与ATP主动运输之间的复杂耦合，减少了悬浮组分的混合时间，降低了初始组分分布的影响。这项工作将通知应用程序的活性流体，以促进微流体装置中的微观混合。
2022-10-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic correlation functions of chiral active fluids
光谱学在平衡流体中的成功，例如热容比，表明了对活性流体的平行方法。在这里，我们开始从旋转成分组成的手性活性流体的流体动力学描述，并推导出其低频，长波长的响应函数，使用Kadanoff-马丁形式主义。我们发现，奇数（相当于霍尔）粘度的存在导致混合密度涡度响应，即使在线性顺序。这种在时间反演不变流体中被禁止的响应是时间反演对称性微观破缺的大尺度表现。我们的工作提出了可能的实验探针，可以测量异常的传输系数在活性流体通过动态光散射。
2020-05-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Spontaneous rotation can stabilise ordered chiral active fluids
主动流体力学理论是研究鸟群、细菌悬浮液及其人工模拟物等内驱动粒子有序相涌现的有力工具。虽然取向有序相的理论现在已经很好地建立起来，但手性对这些相的影响却研究得很少。本文首次给出了二维不可压缩系统中取向有序手征粒子的完整动力学理论。我们证明了旋转手征粒子的相位相干态在动量守恒和非守恒系统中都是非常稳定的。此外，缺陷分离-驱动非旋转活性流体中的混沌流动-被手性活性颗粒的固有旋转抑制。因此，我们建立手性作为一个来源的显着稳定的活性系统，这可能是关键在解释一些生物组织，细胞骨架系统和细菌的集合的集体行为。
2019-01-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Oscillatory collective motion in viscoelastic and elastic active fluids and solids under circular confinement
本文证明圆形约束下活性生物膜中发现的振荡旋转与平移集体运动模式具有普适性，可广泛存在于粘弹性流体和固体中，弹性固体仅为极限情形。
2025-02-10 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Noise-induced transitions from contractile to extensile active stress in isotropic fluids
本文通过解析与数值计算证明，在各向同性活性流体中，涨落力与流体密度的非线性耦合是诱导活性应力在收缩与伸展状态间双向转变的必要条件。
2024-10-18 cond-mat.soft physics.bio-ph
Active colloids in complex fluids
我们回顾了最近的工作，积极的胶体或游泳者，如自我推进的微生物，泳动胶体颗粒，和人工微机器人系统，在流体般的环境中移动。这些环境可以是水状的和牛顿的，但通常可以包含大分子、柔性聚合物、软细胞或硬颗粒，其赋予流体复杂的非线性流变特征。虽然在了解活性胶体如何在牛顿流体中移动和相互作用方面取得了重大进展，但对活性胶体在复杂和非牛顿流体中的行为知之甚少。一个新兴的文献开始显示如何流体流变学可以显着改变个人游泳者的步态和速度。同时，运动的游泳者诱导时间依赖性的三维流体流动，其可以改变介质（流体）流变性质。这种双向的，非线性耦合在微观尺度上有着深远的影响，在中观和宏观尺度：稳态悬浮特性，紧急集体行为，和被动示踪粒子的运输。最近令人兴奋的理论结果和当前关于量化这些复杂的活性流体的争论突出了概念上简单的实验来指导我们理解的必要性。
2016-02-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Structure and Dynamics of a Phase-Separating Active Colloidal Fluid
我们研究了一个极小模型的主动胶体流体的形式，自我推进的布朗硬球，相互作用纯粹通过排除体积。尽管没有对齐的相互作用，该系统显示了一个活跃的流体的签名行为，包括异常的数量波动和相分离行为。使用模拟和分析建模，我们量化的相图和分离动力学。致密相是一种独特的材料，我们称之为活性六角晶系，它在晶体-六角晶系转变点附近表现出结晶固体的结构特征，但流变学和传输特性与粘弹性流体相关。
2013-07-29 cond-mat.soft physics.bio-ph
Polar Patterns in Active Fluids
本文研究了二维极性流体模型的时空动力学。该系统表现出从各向同性的偏振态作为密度的函数的过渡。然而，均匀极化状态在高于临界活性值时是不稳定的。随着活动的增加，活动流体显示出越来越复杂的模式，包括移动带，移动漩涡和混沌行为。平流所产生的粒子自推进和独特的极性流体产生质的新的行为相比，获得主动的湍流，行波结构。我们表明，非线性流体动力学方程可以映射到一个简化的扩散-反应-对流模型，突出了活性系统的复杂动力学和可激发系统之间的联系。
2011-12-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Defect Dynamics in Active Polar Fluids vs. Active Nematics
拓扑缺陷在二维主动向列相中起着关键作用，在二维主动极性流体中起着瞬态作用。本文研究了强序极限和过阻尼可压缩流动条件下二维活性极性流体中缺陷的瞬态和长期行为，并将缺陷动力学与最近研究的相应活性向列相模型进行了比较。一个结果是非中心的缺陷对之间的相互作用，为活跃的极性流体，并通过扩展我们的分析，使定向动态的缺陷，我们发现，$+1$缺陷的方向，不像$\pm 1/2$缺陷在活跃的向列相，不锁定缺陷的位置和放松的星。此外，使用缩放参数，我们解释了瞬态功能的活性极性缺陷，并表明，在稳定状态下，活性极性流体是没有缺陷或由一个单一的星。我们认为，收缩（extensile）的积极主动的电子系统，$+1$涡（星）应该出现的一对$+1/2$缺陷，这是最近观察到的束缚态。此外，与极性的情况下，我们表明，对于活跃的向列相，一个线性链的$+1/2$缺陷对等间距的束缚态可以屏蔽的活动项。这两种模型的共同特征是稳态下出现$+1$缺陷（极性中的元素和极性中的复合）。
2020-09-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Collective dynamics of microtubule-based 3D active fluids from single microtubules
驱动蛋白驱动的、基于微管的3D活性流体的自组织依赖于单个微管的集体动力学。然而，宏观流体流动和微管的微观运动之间的联系仍然不清楚。在这项工作中，单微管的运动的特点是通过二维滑动分析，并与三维活性流体的流动进行比较。虽然这两个系统的规模相差1,000倍，但两者都是由进行性、非进行性或两种分子马达蛋白的相等混合物驱动的。为了寻找两个系统之间的动态相关性，通过改变温度和ATP浓度来调节运动活动，并比较两个系统的变化。马达的持续合成能力发挥了重要作用，在活跃的流体流动，但只有当流体几乎不动，否则，流量占主导地位的流体动力学阻力控制的样本大小。此外，虽然发动机的热反应导致主动流体随着温度的升高而流动得更快，但这种温度依赖性可以通过引入温度变化的耗尽剂来逆转，强调耗尽剂在设计主动流体的温度响应中的潜在作用。活性流体的温度响应几乎是立即的（<10秒）。这样的特性使得能够用温度开关控制活性流体。总的来说，这项工作不仅澄清了温度在活跃流体活动中的作用，而且揭示了活跃流体的集体动力学与其组成的单个微管的动力学之间关系的基本原理。
2019-04-26 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Symmetry-breaking motility of penetrable objects in active fluids
本文证明对称可穿透物体在无预先有序的活性流体中可通过负阻力产生自发运动，并揭示其与对称性破缺分岔及扩散系数非单调尺寸依赖性的关联。
2024-01-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Persistent fluid flows defined by active matter boundaries
生物系统通过活性蛋白质结构（包括鞭毛、纤毛和细胞骨架网络）的自组织来实现对周围流体的精确控制。在活性结构中，单个蛋白质消耗化学能以分子长度尺度产生力和运动。蛋白质组分的自组织使得能够在微米尺度上控制和调节流体流场。组织和控制活性物质驱动的流体流动的物理原理知之甚少。在这里，我们应用一个光学控制的活性物质系统组成的微管细丝和光开关驱动蛋白马达分析持续流场的出现在一个模型活性物质系统。利用光，我们形成不同形状的收缩微管网络。我们分析了由各种微管网络几何形状产生的流体流场，并在统一的理论框架内解释了由此产生的流场。我们具体证明了收缩微管网络边界处的微管通量的几何形状通过有限元模拟预测了多边形网络几何形状的稳态流体流场。我们的工作提供了一个基础编程的微观流体流动与可控的活性物质，并可以使通用和动态的微流体装置的工程。
2020-09-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Immersed Boundary Simulations of Active Fluid Droplets
我们提出了数值模拟的主动流体液滴浸没在外部流体在2维{使用}浸没边界方法来模拟液滴界面作为拉格朗日网格。我们目前的结果从两个例子系统，首先是一个积极的各向同性流体边界组成的颗粒，可以绑定和unbind从接口和产生表面张力梯度，通过主动收缩。其次，液滴填充有在液滴界面处具有{垂面}锚定的活性极性流体。这两个系统表现出类似于细胞运动和分裂的自发对称性破缺和稳态动力学，并表现出具有最小自由度的复杂反馈机制。这里概述的模拟将有助于量化这些活跃系统中可观察到的各种动态，并以一致和适应性强的方式模拟限制的影响。
2016-08-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Active Fluid Patterning in Inhomogeneous Environments
University of Oxford（牛津大学）
本研究提出了一种模型，探讨不均匀环境如何通过摩擦作用调控主动流体中的图案形成与自组织。
2026-03-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Statistical mechanics of transport processes in active fluids: Equations of hydrodynamics
流体动力学方程，包括质量，线动量，角动量，和能量的粗粒化的内部扭矩驱动的旋转哑铃组成的系统的微观运动方程。
2017-06-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Turbulence-induced clustering in compressible active fluids
我们研究了一个新的阶段，积极的极性流体，其特点是连续的创建和破坏的致密集群由于自持湍流。这种状态是由于对齐的游泳者的自平流和它们的缺陷拓扑结构的相互作用而产生的。典型的团簇尺寸由特征涡尺寸决定。我们的研究结果是通过调查一个连续模型的可压缩极性活性流体，其中包括典型的实验观察细菌悬浮液通过假设一个非单调的依赖于密度的速度。
2021-07-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bodies in an Interacting Active Fluid: Far-Field Influence of a Single Body and Interaction Between Two Bodies
由于活性粒子打破了时间反演对称性，即使没有外部驱动，活性流体也可以维持电流。我们表明，当被动体被放置在成对相互作用的活性粒子的流体中时，它会产生长程电流，对应于密度和压力梯度。通过使用多极展开和远场本构关系，我们表明，所有三个的领导阶行为对应于源偶极子。然后，当两个或更多实体放置在活动流体中时，实体之间会发生一般的远程交互作用。我们发现这些是从其他流体介导的相互作用，如流体动力学或热卡西米尔定性不同。相互作用可以通过在单独的实验中测量一些单体性质来预测。此外，它们是各向异性的，不满足作用-反应原理。这些结果扩展了以前关于非相互作用活性粒子的结果。我们的框架可能指向一条通往自我组装的道路。
2020-02-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Odd mobility of a passive tracer in a chiral active fluid
该研究建立二维手性活性流体中被动示踪剂反常升力的广义 Green-Kubo 关系，提出奇数迁移率，并通过模拟揭示其密度变形机制及尺寸分选潜力。
2023-03-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flocking from a quantum analogy: Spin-orbit coupling in an active fluid
由强相互作用的自推进粒子组成的系统可以形成自发流动的极性活性流体。研究单个这样的粒子的微观动力学和流体的宏观动力学之间的联系，可以深入了解实验上可实现的主动流动，但这种联系只有在少数情况下才能得到很好的理解。我们引入了一个模型的基础上的自推进粒子的运动具有很强的自旋轨道耦合的电子的类比。我们发现，在我们的模型中，自推进粒子受到海森堡不确定原理，涉及平移和旋转噪声的模拟。此外，通过粗粒化这个微观模型，我们建立了Toner-Tu方程系数的表达式--描述由这些“活动自旋”组成的活动流体的流体动力学方程。“自推进粒子和量子自旋之间的联系可能有助于通过与由强关联电子组成的系统进行类比，使用活性流体实现物质的奇异相。
2017-08-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active colloids at fluid interfaces
如果活性Janus颗粒被捕获在液体和流体之间的界面处，则由于两个相邻流体相之间的粘度对比，其沿着界面的自推进运动受到颗粒上的净扭矩的影响。对于一个简单的模型，一个活跃的，球形的Janus胶体，我们分析的条件下，沿界面发生翻译，我们提供相应的持久性长度的估计。我们表明，在某些条件下，这样的粒子的持久性长度是显着大于相应的散装液体，这是在最近的实验研究中观察到的趋势。
2016-02-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Novel critical phenomena in compressible polar active fluids: A functional renormalization group approach
活性物质不仅与生命物质和各种非平衡体系有关，而且是新物理学的沃土。事实上，动态重整化群（DRG）分析已经发现了许多新的普适类（UC）在极性活性流体-一个原型的活性物质系统。然而，由于DRG方法中固有的技术困难，几乎所有先前的研究都局限于不可压缩或无限可压缩（即，马尔萨斯）限制，并且当结合使用$ε$ -扩展时，扩展到单回路水平。在这里，我们使用功能重整化群方法，绕过这些困难和首次揭示了新的临界行为在可压缩极性活性流体，并计算相应的临界指数超过一圈的水平。具体来说，集中在一个多临界区域的系统，我们发现了三个新的UC和量化其相关的标度行为附近的上临界尺寸$d_c = 6$。
2022-10-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Stress percolation criticality of glass to fluid transition in active cell layers
使用三维表示的汇合细胞层，我们映射到二维（2D）网站渗流普适类的非晶态固体到流体的相变在活性细胞层。重要的是，我们统一了两个不同的，主要的，与这种转变相关的途径;即（i）细胞-细胞粘附和（ii）主动牵引力。对于每种途径，我们独立地改变相应的控制参数，并专注于新兴的机械应力模式的单层从玻璃状过渡到流体状的状态。通过有限尺寸标度分析，我们的研究结果使我们建立玻璃状到流体状的过渡作为一个关键的现象，在细胞层中的应力发展，并显示相关的临界性属于2D网站渗流普适性类。我们的研究结果提供了一个新的视角固体（玻璃状）到流体的相变在活性细胞层，并可以桥接我们的理解玻璃态行为的活性物质在生物过程中，如伤口愈合，发展和癌症进展的潜在影响。
2022-10-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase Separation Driven by Active Flows
本文扩展活性向水动力学连续统理论建立双流体耦合模型，发现活性向列流体与各向同性流体混合时发生由活性锚定和浓度梯度驱动的活性流动相互作用导致的微相分离，结果与细胞分选及脂质筏形成相关。
2023-08-01 cond-mat.soft physics.bio-ph
Fluid Memory Enhances Active Beating via Back-and-Forth Motion
SRM University-AP（SRM大学安得拉邦分校）
研究粘弹性流体中胶体模型的随机动力学，发现来回跳动可利用流体记忆使跳动频率增加，单向旋转运动则相反，揭示了主动振荡器利用流体记忆的机制，为聚合物流体中鞭毛跳动增强提供解释。
2026-07-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Breakup of an active chiral fluid
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Bristol（布里斯托大学）；The Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences（剑桥牛顿数学科学研究所）
研究了活性手性流体条带的非线性破裂动力学，通过理论分析和数值模拟验证了厚度衰减的幂律指数。
2026-03-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Anomalous fluctuations in homogeneous fluid phase of active Brownian particles
巨数涨落（GNF）是在极性或极性流体中普遍存在的一种异常现象。在本文中，我们表明，GNF产生的流体相的活性布朗粒子（ABP），其中的极性秩序是缺席。ABP中的GNF在一个大的但有限的长度上延伸，其特征在于不断增长的速度相关性。为了抑制不必要的相分离，并允许人们在大的活动中探索无序的流体相，我们赋予ABP惯性或质量。一个线性化的流体动力学理论捕捉我们的发现，但只是定性的。我们在数值上发现了一个非平凡的密度关联函数的标度关系，这是线性化理论无法解释的。结果表明，即使在无序的均匀流体相的方向秩序的情况下，无处不在的异常波动。
2023-02-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Vortex triplets, symmetry breaking, and emergent nonequilibrium plastic crystals in an active-spinner fluid
本研究结合统计力学与流体力学，发现活性旋转子流体中随活性增强涌现出涡旋三重态三角晶体，其为平衡塑性晶体的非平衡对应物，并表征了其统计性质与实验实现途径。
2025-09-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.AO
Confinement geometry governs the impact of external shear stress on active stress-driven flows in microtubule-kinesin active fluids
本研究揭示受限几何形状会调控活性流体对外加剪切应力的响应，板状结构引发全局应力竞争与流动主导权转变，环状结构诱导局部自组织重构，为结合几何设计与外场调控活性流体行为提供了新途径。
2025-08-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Phase Separation Dynamics and Active Turbulence in a Binary Fluid Mixture
Global College, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学全球学院）
本研究提出一种新颖的双流体模型，结合 Cahn-Hilliard 模型与 Beris-Edwards 方程，利用格子玻尔兹曼方法揭示了二元流体混合物中活性应力与双流体动力学相互作用导致的复杂非平衡图案形成机制。
2025-11-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effective temperature of active fluids and sheared granular matter
由自推进粒子的内部活动驱动的活性流体内的动力学是非平衡物理学中深入研究的主题。这些系统已被探索使用模拟，其中被动示踪剂粒子的运动如下。类似的研究已经进行了被动颗粒物质，这是由剪切其边界驱动。在这两种类型的系统的非平衡运动已被量化，通过定义一组“有效温度”，使用示踪粒子动能和波动耗散关系。我们证明，这些有效的温度提取的多体模拟拟合的解析表达式，得到一个单一的活性粒子内的粘弹性流体。这一结果提供了可检验的预测，并提出了一个统一的描述内的动态主动系统。
2018-03-31 cond-mat.soft physics.bio-ph
From single-particle to collective effective temperatures in an active fluid of self-propelled particles
我们提出了一个全面的分析有效的温度波动耗散关系的基础上的模型的主动流体组成的自走硬盘。我们首先调查的相关性的有效温度在稀和中等密度的流体。我们发现，一个独特的有效温度一般不表征在这个广泛的密度范围内的活性流体的非平衡动力学，因为波动耗散关系产生的长度尺度依赖的有效温度。相比之下，我们发现，在非常大的密度的非平衡玻璃化转变的方法是伴随着一个独特的有效温度的出现共享的波动在所有的长度尺度。这表明，由于在非平衡玻璃化转变时发生的集体冻结，在活性颗粒的非常致密的悬浮液中，通常会出现有效的热动力学。
2015-06-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergent Structures in an Active Polar Fluid : dynamics of shape, scattering and merger
空间局部化的缺陷结构自发出现在一个积极的极性流体的流体动力学描述，包括极性的'肌动蛋白'丝和'肌球蛋白'马达蛋白，（联合国）结合到丝和施加积极的收缩应力。这些新兴的缺陷结构的特点是不同的纹理，可以是静态或移动-我们推导出有效的运动方程，这些“扩展粒子”，并分析其形状，动力学，相互作用和散射。根据碰撞参量和推进速度，这些活性缺陷经历弹性散射或合并。我们的研究结果是相关的动态肌动球蛋白致密结构在细胞皮质，重组肌动球蛋白复合物和二维活性胶体凝胶。
2017-01-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
Flocking and mesoscale turbulence in three-dimensional active fluids
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
研究三维活性流体中群体行为与湍流的相互作用，揭示了高活动性下湍流群体与全局秩序共存的现象，并通过闭合模型解释了湍流状态的转变机制。
2026-01-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Multi-Particle Collision Framework for Active Polar Fluids
本文将 MPCD 框架扩展为三种 AP-MPCD 模型，实现极性主动流体的介观模拟，并再现群聚转变、条带及外场与障碍物效应。
2025-01-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bulk rheology and microrheology of active fluids
我们模拟宏观剪切实验中的活性向列相，并将它们与微观流变学模拟，其中一个球形探针粒子被拖过一个活跃的流体。在这两种情况下，我们定义了一个有效粘度：在整体剪切模拟的情况下，这是剪切应力和剪切速率之间的比率，而在微观流变学的情况下，它涉及摩擦系数和粒度之间的比率。我们表明，这种有效的粘度，而不是仅仅是一个属性的活性流体，是由选择的方式来测量它的影响，并强烈依赖于细节，如锚定条件在探针表面和系统的大小和探针颗粒的大小。
2012-11-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hyperuniformity in active fluids reshapes nucleation and capillary-wave dynamics
University of Barcelona（巴塞罗那大学）
本文通过将全密度场动力学投影到相关集体变量上，研究了非平衡超均匀流体中的成核现象，发现成核由非平衡准势控制，且超均匀波动导致成核概率不再分解为通常的表面和体积贡献，同时毛细波揭示了非互易动力学驱动的细致平衡破坏。
2026-06-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microtubule-based active fluids with improved lifetime, temporal stability and miscibility with passive soft materials
我们已经开发了几个不同的模型系统的微管为基础的三维主动各向同性流体，并比较了它们的动力学和结构特性。这些流体的非平衡动力学由三种不同类型的驱动蛋白马达提供动力：进行性马达、非进行性马达和永久连接到微管骨架的马达。第四个修改使用特定的微管交联剂，而不是一个非特异性的depletant诱导成束。与以前开发的系统相比，每种新的活性流体配方都具有某些增强的特性。首先，将马达连接到微管骨架将流体的寿命从几小时延长到几天。此外，切换到非进行性马达显著地增加了主动动力学的时间稳定性，而使用特定的交联剂产生了可以结合其他被动软材料（诸如聚合物凝胶或液晶）的系统。这些新开发的模型系统将显着帮助和提高我们的能力，以量化不同的现象，在微管为基础的活性物质。
2018-11-12 cond-mat.soft physics.bio-ph
Active Brownian motion in a single-relaxation viscoelastic fluid
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
该研究扩展了模拟单弛豫粘弹性流体的布朗动力学模型，分析并模拟了主动布朗粒子在粘弹性介质中的两类主导动力学 regime，与实验定量吻合，为相关研究提供了可控的粘弹性环境。
2026-08-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Diffusiophoretic propulsion of an isotropic active colloidal particle near a finite-sized disk embedded in a planar fluid-fluid interface
空间对称性破缺是泳动活性粒子在低雷诺数下游动的必要条件。在微观尺度上游泳的基本先决条件是通过活性颗粒表面的化学图案化或替代地通过利用几何不对称性来诱导化学梯度并实现自推进来实现的。在本手稿中，采用远场分析模型来量化的领先秩序的贡献，诱导泳动速度的化学均匀的各向同性活性胶体附近的圆形形状的有限大小的磁盘上分离两个不混溶的粘性不可压缩的牛顿流体的界面上休息。为此，电泳问题的解决方案制定为一个混合边值问题，随后转化为一个系统的对偶积分方程的内部和外部域。取决于不同的参与粘度和溶质溶解度的比率，泳动性和化学活性的符号，以及颗粒-界面距离与盘的半径的比率，各向同性活性颗粒被发现从界面排斥，吸引到它，或达到稳定的悬停状态，并在界面附近保持不动。我们的研究结果可能被证明是有用的控制和引导运动的自推进泳动活性粒子附近的水界面。
2021-09-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Numerical simulations of self-diffusiophoretic colloids at fluid interfaces
活性胶体的动力学对边界和界面的存在非常敏感，因此可以用来控制它们的运动。在这里，我们分析了吸附在流体-流体界面的活性胶体的动力学。通过使用介观数值方法，它依赖于一个近似的数值解的纳维-斯托克斯方程，我们表明，当吸附在流体界面，活性胶体经历一个净扭矩，即使在没有两个相邻的流体之间的粘度对比。特别是，我们研究了这种扭矩的依赖性上的接触角的胶体与流体-流体界面和它的表面性质。我们合理化我们的结果，通过一个近似的方法，占出现的局部摩擦系数。通过提供深入了解吸附在流体界面的活性胶体的动力学，我们的研究结果是相关的二维自组装和乳液稳定的活性胶体的装置。
2019-11-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-sustained patchy turbulence in shear-thinning active fluids
本文通过数值模拟研究了剪切变稀非牛顿流变条件下活性流体的湍流行为，发现系统可自发形成湍流区与静止区共存的自持非均匀状态，该状态通过滞后转变出现并表现出有向逾渗转变特征。
2025-07-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Short-time inertial response of viscoelastic fluids measured with Brownian motion and with active probes
我们已经直接观察到短时间的应力传播粘弹性流体中使用两个光学捕获的粒子和快速干涉粒子跟踪技术。我们通过记录粒子热运动中的相关性和测量一个粒子对第二个活跃振荡粒子的响应来做到这一点。这两种方法都检测与流体中的应力传播相关的涡旋状流型。这种惯性涡流扩散传播简单的液体，而粘弹性的解决方案的图案传播超扩散，取决于介质的剪切模量。
2008-02-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
