Dynamical Swirl Structures Powered by Microswimmers in Active Nematics
本文通过数值模拟研究极性微型游动体对活性向列相的影响，发现中等运动能力下会诱发宏观旋涡结构并降低有序度，其机制可解释为时空关联有色噪声促进弯曲不稳定性，为基于运动特征的病原体识别提供了新思路。
2024-07-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Casimir stresses in active nematic films
本文计算了三阶活动流体薄层中的Casimir应力。通过对有限厚度的活性流体层$L$的随机流体动力学方法，我们将处于热平衡的双相液晶的Casimir应力推广到活性体系。我们表明，积极的Casimir应力显着不同，从平衡对应。对于收缩活动，活性Casimir应力，虽然像其平衡对应物一样有吸引力，但当$L$从下方接近自发流动不稳定性的阈值时，活性Casimir应力在动力学上发散。相反，对于小的可伸展活动，它是排斥性的，在任何$L$处都没有发散，并且具有不同于其平衡对应物的与$L$的标度。
2019-05-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergent Isotropic-Nematic Transition in 3D Semiflexible Active Polymers
本文通过三维活性半柔性聚合物的大规模布朗动力学模拟，揭示切向活性力与柔性共同调控I-N转变的密度、阶次及非平衡态图。
2025-10-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Data-driven discovery of active nematic hydrodynamics
二维主动向列相通常使用唯象连续介质理论来建模，该理论通过偏微分方程（PDE）来描述指向矢和流体速度的动力学。虽然这些模型提供了一个统计上准确的描述的实验，在偏微分方程及其参数的相关条款的识别通常是间接的。在这里，我们适应了最近开发的方法，自动识别最佳连续模型，直接从时空导演和速度数据，通过稀疏拟合的粗粒度字段到通用低阶偏微分方程的主动向列型。我们测试的方法广泛的计算模型，然后将其应用到数据从实验中的微管为基础的活性向列相。因此，我们确定了基于微管的活性向列相的最佳模型，以及相关的唯象参数。我们发现，方向场的动力学在很大程度上取决于其耦合到底层流，自由能梯度起着微不足道的作用。此外，通过拟合的流动方程的实验数据，我们估计一个关键参数量化的“活动”的双金属。
2022-02-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nematic Torques in Scalar Active Matter: when Fluctuations Favor Polar Order and Persistence
本文研究无序相标量活性物质中向列力矩的作用，揭示涨落诱导的极性场质量重整化可增强极性序、持续性与边界聚集，并抑制相分离。
2024-09-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The interplay between activity and filament flexibility determines the emergent properties of active nematics
活性向列相是微观驱动的液晶，其表现出以拓扑缺陷的产生和湮灭为特征的动态稳定状态。出于实验实现这样的系统由生物聚合物细丝和马达蛋白质，我们描述了一个大规模的模拟研究的粒子为基础的计算模型，明确纳入了半柔性的生物聚合物。我们发现，能量注入到系统中的粒子尺度优先激发弯曲变形，重整化的细丝弯曲模量更小的值。的新兴特性的活动的活性的弯曲模量取决于活动和灵活性，只有通过这种活动重整化弯曲模量，表明材料参数，如弗兰克“常数”必须明确取决于活动的连续流体动力学描述的一个活动的弯曲模量。此外，我们提出了一个系统的方法来估计这些材料参数的变形场和缺陷形状的观察实验或模拟数据。
2018-09-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Aspects of the density field in an active nematic
主动向列相在概念上是自驱动粒子中最简单的取向有序相，但已被证明是一个令人惊讶的常年来源。我们在这里显示，通过数值解的粗粒度方程的序参量和密度的增长，从各向同性相的活性的结晶相必然伴随着一个聚集的密度。密度域的增长动力学被证明是快于1/3定律预期的变量由守恒定律。提出的其他结果包括抑制密度波动的固定有序的粒子的定向场的实施。最后，我们提出一些开放性问题。
2014-10-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the temperature of an active nematic
University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；Dutch Institute for Emergent Phenomena（荷兰涌现现象研究所）；Institute for Advanced Study, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学高等研究院）；Niels Bohr International Academy, The Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所尼尔斯·玻尔国际学院）
研究活性向列体局部温度，发现机械敏感性导致温度相关性不受活动影响，但剪切和扭转引起不均匀温度分布，成为活动的热特征。
2025-06-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech hep-th
Understanding dense active nematics from microscopic models
我们研究干燥，致密的活性向列相在颗粒和连续的水平。具体来说，扩展玻尔兹曼-金兹伯格-朗道方法，我们从Vicsek风格的模型中推导出性能良好的流体动力学方程，该模型具有平行排列和成对排斥。对相图的广泛研究表明，两个层次的描述之间存在定性一致性。我们发现，特别是拓扑缺陷的动力学强烈依赖于参数，并可能导致"拱"的解决方案，形成一个全球性的极性，近晶排列的Néel墙。我们展示了这些配置是如何在缺陷有序状态的起源以前报道。这项工作提供了一个详细的了解，直接植根于他们的微观动力学密集的活性向列相的理论描述。
2019-04-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Data-driven quantitative modeling of bacterial active nematics
活性物质包括将能量转化为机械运动的单个单元。在许多实例中，例如细菌系统和生物丝测定，组成单元是细长的，并且可以产生局部双取向顺序。这种“主动向列”系统引起了理论家和实验家的极大关注。然而，尽管进行了大量的研究工作，但数据驱动的定量建模尚未实现，这主要是由于缺乏系统的实验数据以及当前模型的参数数量庞大。在这里，我们介绍了一种新的主动线虫系统的丝状菌群集。我们同时测量方向和速度场，并表明我们的系统的复杂的时空动力学可以定量再现的一种新型的主动悬浮液的重要参数都是从全面的实验数据估计的微观模型。这提供了前所未有的访问关键有效的参数和机制，管理主动向列相。我们的方法适用于不同类型的稠密悬浮液，并显示了一条通往更定量的活性物质研究的道路。
2020-11-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Long-Range Nematic Order in Two-Dimensional Active Matter
在两个空间维度的工作，我们表明，出现自推进的极性粒子对齐向列的取向顺序是准远程超出$\ell_{\rm r}$，规模相关的诱导速度反转，这是典型的非常大，往往甚至无法测量。在$\ell_{\rm r}$以下，订单为远程订单。我们构建和研究这个事实上的阶段的流体动力学理论，并表明它的结构和对称性不同于传统的主动向列相描述。我们检查数值我们的理论预测，特别是存在的$π$对称传播的声音模式，并提供估计的所有标度指数管理远程时空相关性。
2021-04-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Minimal model for active nematics: quasi-long-range order and giant fluctuations
我们提出了一个最小的微观模型的积极的粒子类似的精神Vicsek模型的自推进的极性粒子。在二维情况下，我们证明了该模型表现出类似Kosterlitz的向准长程取向有序的转变，并且在这种非平衡的情况下，有序相的特征是巨大的密度涨落，这与Ramaswamy { \it et al.}（Europhys）Lett. { \bf 62}，196（2003）]。
2006-03-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Re-entrant phase separation in nematically aligning active polar particles
我们提出了一个数值研究的相位行为排斥相互作用的积极极性粒子，对齐他们的积极速度向列。主动速度的幅值和其取向对准中的噪声控制系统的主动性质。在高值的取向噪声，结构流体经历了一个连续的向列型各向同性过渡的主动取向。这种转变是很好地从一个活跃的相分离，其特征在于形成高密度的六角星系团，在较低的噪声强度观察。随着活性的增加，系统经历了一个可重入的流体相分离流体的转变。在低活性下的相共存可以根据运动诱导的相分离来理解。相比之下，六角星系团的再熔化和低取向噪声下的集体运动则主要由群集行为控制。在高活性，滑动和堵塞的极性子集群，形成晶界，车道的形成，以及随后的碎片的极性补丁调解重熔。
2019-10-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Dynamic Renormalization Group Study of Active Nematics
我们进行了一个系统的建设的粗粒度的运动方程的取向序参量的二维活性染料，这是一个非平衡稳态单轴，非极性取向秩序。利用动力学重整化群，我们证明了在这个方程中的主导非线性是勉强\textit{irrelevant}。我们发现了一个特殊的参数极限，在这个极限中，角场的运动方程与二维随机Burgers方程有着密切的关系。然而，我们发现，与Burgers问题，即使在这个特殊的限制，作为一个隐藏的波动耗散关系的结果，非线性是微不足道的无关。因此，2d活性向列相具有准长程序，就像它们的平衡对应物一样
2009-12-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mesoscopic theory for fluctuating active nematics
术语活性向列相是指非极性细长粒子消耗能量沿其轴随机移动并在存在噪音的情况下通过非弹性碰撞相互作用的系统。从一个简单的Vicsek风格的模型为主动向列相，我们推导出一个介观理论，完成有效的乘性噪声项，使用动力学理论和伊藤演算的方法相结合。由此得到的随机偏微分方程恢复EPL \textbf{62}（2003）196中争论的关键项是异常数波动和长程相关的起源。他们的确定性部分进行了分析研究，并显示出引起长波长的不稳定性，在发病的10000000000（见arXiv：1011.5408）。给出了相应的非线性密度分离带解的封闭形式。
2013-05-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Defect unbinding in active nematics
我们制定的统计动力学的拓扑缺陷的活性双相，形成在两个维度上的自驱动粒子的集合在基板上。非平衡驱动的一个重要结果是强度+1/2向错的自发运动。从流体动力学方程的主动向列，我们推导出一个相互作用的粒子描述的缺陷，包括主动扭矩。我们表明，活动，在微扰理论，降低缺陷的非约束性转变温度，确定在温度-活动平面中的临界线，分离准长程有序（ESTA）和无序（各向同性）相。在临界活性以下，缺陷保持束缚，因为旋转噪声使+1/2缺陷的定向动力学去相关，从而稳定准长程有序双稳态。这种活性阈值在低温下消失，导致再入转变。在足够大的活动，积极的力量总是超过热的和微扰的结果失败，这表明在这种制度活动将总是无序的系统。最重要的是，旋转扩散是一个二维的现象，缺陷解束缚不能用一个简化的一维模型来描述。
2018-09-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active nematics are intrinsically phase-separated
二维非平衡非稳态，如在搅拌的颗粒棒单层或可定向的变形虫细胞膜中发现的，被预测[Europhys. Lett. { \bf 62}（2003）196]具有巨大的数字波动，标准差与平均值成比例。我们用数值方法证明了这种系统的稳定状态是{ \em宏观上相分离}，但由波动支配，如Das-Barma模型[PRL { \bf 85}（2000）1602]。我们建议在颗粒和活细胞系统中对我们的发现进行实验测试。
2006-08-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active nematic-isotropic interfaces in channels
本文利用数值模拟方法研究了受限有源液晶中各向同性（I）相与非各向同性（N）相界面的流体力学行为。在低活性下，观察到具有恒定形状和速度的稳定界面分离两相。对于垂面通道中的向列相，NI过渡处的界面速度从零开始增加（i）与收缩系统的活性成线性关系，（ii）与伸展系统成二次关系。有趣的是，由于界面处的作用力，向列相对于收缩系统会膨胀，而对于伸展系统则会收缩。由于活动和温度都影响的稳定性，在稳定制度的活性向列相的温度可以被调谐到观察静态界面，提供了一个操作定义的共存的活性向列相和各向同性相。在更高的活动，超出稳定的政权，观察到的界面不稳定性的可伸展向列相。在这种状态下，缺陷在界面处成核并远离界面，这些缺陷的动力学是有规律的，并且在有限的活动范围内渐近持续。我们使用了改进的混合模型的有限差分和格子玻尔兹曼方法与多弛豫时间碰撞算子，其精度允许我们来表征不同的界面制度的动力学。
2019-07-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
The low noise phase of a 2d active nematic
我们考虑在基板上的自驱动非极性粒子的集合，其以足够高的密度或低的噪声组织成活跃的非极性相。利用动力学重整化群，我们在同时涉及向列指向矢和保守密度场的粗粒流体动力学描述中系统地研究了二维波动有序相。在噪声的存在下，我们表明，该系统总是显示只有准长程取向秩序超出了交叉尺度。对对称性所允许的非线性的仔细分析表明，活动性与线性化描述危险地不相关，允许巨大的数字波动持续存在，尽管现在具有强大的有限尺寸效应和非普适标度指数。来自有源电流的非线性效应导致密度场中的幂律相关性，从而防止热力学极限中的宏观相分离。
2017-10-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active nematics on a substrate: giant number fluctuations and long-time tails
我们构建的序参量和浓度的耦合动力学的固体表面上的驱动粒子的相位的运动方程，并表明，它们意味着（i）巨大的数量波动，与平均值成比例的标准偏差和（ii）长时间的尾巴$\sim t^{-d/2}$在$d$尺寸的粒子速度的自相关，尽管没有流体动力学速度场。我们的预测可以在实验中测试的阿米巴细胞聚集体，以及层搅拌颗粒物质。
2002-08-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active nematic gel with quenched disorder
在淬火无序的情况下，我们引入了悬浮在不可压缩流体中的二维活性向列相。我们写的粗粒度的流体动力学运动方程的慢变量，即密度，方向和流场。引入淬火无序，使得它在每一点处以一定强度与局部取向相互作用。无序强度从零调整到大值。我们数值研究了缺陷动力学和系统动力学，发现有限无序减慢了有序化。流体的存在引起取向场的大的波动，进一步扰乱了有序性。由于流体引起的取向场的大波动是如此占主导地位，以至于它降低了淬火无序的影响。我们还发现，该障碍的影响是几乎相同的收缩和伸展性质的积极应力系统。本研究有助于{ \color{black}}理解猝灭{ \color{black}无序}对组分间相互作用的活性凝胶有序动力学的影响。
2022-09-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Coexistence of defect morphologies in three dimensional active nematics
研究三维活性向列液晶中活性应力对向错线形态的全局影响，通过缺陷检测算法和数值模拟揭示活性选择交叉长度尺度，并发现规则缺陷环与环绕型缺陷线共存且长度标度关系不同。
2023-07-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
