Dynamical Clustering Interrupts Motility Induced Phase Separation in Chiral Active Brownian Particles
活性物质中最有趣的现象之一是在排斥性活性粒子中观察到的类气-液运动诱导相分离（MIPS）。然而，实验上没有一个粒子可以是完美的球形，并且不对称的形状、质量分布或催化涂层可以在粒子上诱导主动扭矩，这使其成为手性活性粒子。在这里，使用计算机模拟和动态平均场论，我们证明了足够大的扭矩的圆形活性布朗粒子（cABPs）在二维产生一个动态的集群状态中断传统的MIPS。多重团簇是由常规MIPS内聚和环流引起的衰变相结合而产生的。非平衡稳态中的非零电流微观上来源于自动旋转“释放”的能动性，它打破了连续统水平上的细致平衡。这表明，没有平衡类相分离理论可以构建手性活性胶体，即使是微小的主动扭矩，其中没有可见的集体运动存在。这种机制也揭示了在各种活性物质系统中观察到的动态集群的理解。
2021-12-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Effective Interactions in Active Brownian Suspensions
活性胶体表现出持续的运动，这可能导致运动诱导相分离（MIPS）。然而，目前还没有微观理论来解释这种现象。我们报告的第一原理理论，自由的拟合参数，活性球形胶体，这表明明确如何有效的多体相互作用潜力产生的活动，以及如何这可以合理MIPS。对于一个被动排斥系统的理论预测相分离和对的相关性与模拟定量一致。对于一个有吸引力的系统的理论表明，相分离成为抑制适度的活动，与最近的实验和模拟一致，并建议在高活性的重入团簇形成的机制。
2015-04-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Applicability of Effective Pair Potentials for Active Brownian Particles
我们已经进行了一个案例研究，调查了最近提出的方案，以获得活性布朗粒子的有效对势[Farage等人，E 91，042310（2015）]。将该方案应用于Lennard-Jones势，将主动布朗粒子的数值模拟与被动布朗粒子通过有效对势相互作用的模拟进行了比较。分析的静态对相关性，我们的研究结果表明，我们获得定量，甚至定性，协议的活动参数（速度和取向相关时间）的范围有限。此外，我们发现一个质的不同行为的维里压力，即使是小的推进速度。结合这些研究结果，我们得出结论，超越线性响应活性粒子表现出真正的非平衡特性，不能单独通过有效的对相互作用捕获。
2016-08-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Brownian particle in harmonic trap: exact computation of moments, and re-entrant transition
考虑了存在平移扩散的$d$维谐振阱中的布朗粒子。虽然福克-普朗克方程不能在一般情况下解决，以获得一个封闭的形式解决方案的联合分布的位置和方向，正如我们所示，它可以用来评估的确切时间依赖性的所有时刻，使用拉普拉斯变换的方法。我们提出了明确的计算几个这样的时刻在任意时间和它们的演化到稳态。特别是，我们计算的位移的峰度，一个数量，它清楚地显示了从平衡高斯形式的活性稳态特性的差异。我们发现，它增加与活动的渐近饱和，但随着陷阱刚度的非单调变化，从而捕捉到最近观察到的主动到被动再入行为。
2020-12-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Mean first passage time of active Brownian particle in one dimension
本文用数值模拟的方法研究了一维活动布朗粒子的平均首次通过时间。一维的活动被建模为两个状态模型;粒子以恒定的推进强度移动，但其方向从一个状态切换到另一个状态，就像随机电报过程一样。我们研究了有限的重置率$r$对单个自由主动布朗粒子到达固定目标的平均首次通过时间的影响，并利用有效扩散过程映射了这一结果。与被动布朗粒子的情况一样，我们可以找到主动布朗粒子的最佳重置率$r^*$，对于该主动布朗粒子，目标被发现的平均时间最短。在存在外部势的情况下，我们发现理论和数值模拟使用有效势的方法之间的良好协议。
2017-11-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-negative Interfacial Tension in Phase-Separated Active Brownian Particles
本文提出了活性布朗粒子气液自由界面非平衡界面张力$γ_{\rm gl}$的微观理论。基本的平方梯度处理和分裂的力平衡的流量和结构的贡献是一般的，适用于非均匀的非平衡稳态。我们发现$γ_{\rm gl}\geq 0$，它反对Bialké等人的主张[Phys. Rev. Lett. $\bf{115}$，098301（2015）]，并提供了在主动布朗动力学多体模拟中广泛观察到的界面稳定性的理论依据。
2020-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Trapping of active Brownian and run-and-tumble particles: a first-passage time approach
我们采用首次通过时间方法研究了活性粒子与平坦边界碰撞所引起的捕获时间的统计特性。精确计算了活跃布朗粒子和翻滚粒子的角首次通过时间分布和平均首次通过时间，并对结果进行了比较。理论预测与Langevin模拟非常一致。我们的研究结果进一步阐明了具有不同动力学的活性粒子在本体中可能是等效的，但在边界或障碍物附近表现不同。
2022-08-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Escape rate of an active Brownian particle over a potential barrier
研究了空间立方势场中具有非线性摩擦函数的活动布朗粒子的动力学。对于强阻尼但有限阻尼，粒子在空间势垒上的逃逸率与噪声强度呈非单调关系。我们将这种行为与这样一个事实联系起来，即活性粒子从极限环而不是从固定点逃逸，并且一定量的噪声可以稳定粒子在这个极限环上的逗留。
2012-03-30 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
Topotaxis of active Brownian particles
最近的实验研究表明，细胞运动可以通过地形梯度，如由微图案化基底的特征的空间变化引起的那些。这种现象被称为拓扑性，在细胞大小的障碍物的空间变化分布中持续爬行的细胞中尤其突出。在这篇文章中，我们介绍了一个玩具模型的拓扑性的基础上，主动布朗粒子的限制移动的障碍物，与空间依赖的晶格间距。使用数值模拟和分析论证，我们证明地形梯度引入了粒子持久性的空间调制，导致定向运动朝向持久性较高的区域。我们的研究结果表明，持续的运动本身就足以驱动topotaxis，并可以作为一个起点，更详细的研究自我推进的粒子和细胞。
2019-08-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Active Brownian Particles Escaping a Channel in Single File
活动粒子可能恰好被限制在非常狭窄的通道中，以至于它们不能相互超越（单列条件）。这种有趣的情况揭示了由于集体重排中产生的强粒子间相关性而产生的非平凡的物理特征。我们考虑一个极小模型的主动布朗粒子的目的是研究的活动介绍的经典（被动）单文件图片的修改。根据它们的运动是由平移还是旋转扩散主导，我们发现单个文件中的主动布朗粒子可以排列成连续合并和分裂的簇（{ \it主动簇}）或仅仅再现被动运动范例。我们表明，活动传达给自推进粒子的一个战略优势，侵入狭窄的通道对外部偏见（例如，引力场）。
2014-11-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective interactions in active Brownian particles
University of Oxford（牛津大学）；Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）
本文提出通过反推方法获得活性布朗粒子系统中有效相互作用势能，并探讨其在描述系统结构及测量化学势方面的应用。
2026-01-27 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 Brownian Particles in a Circular Disk with an Absorbing Boundary
该研究通过微扰方法求解活性布朗粒子在吸收边界圆形区域内的Fokker-Planck方程，获得传播子、存活概率和首次通过时间分布，揭示了活性与旋转扩散率对非平衡动力学的影响。
2023-06-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Active Brownian Motion in Two Dimensions
本文研究了单个活性布朗粒子在二维空间中的动力学行为。ABP具有由旋转扩散常数$D_R$设置的固有时间尺度$D_R^{-1}$。我们表明，在短时间$t \ll D_R^{-1}$，“活性”的存在下，在一个强烈的各向异性和非扩散动力学的$(xy)$平面的结果。我们精确计算的边缘分布的$x$和$y$位置坐标以及径向分布，这都是非布朗。此外，我们表明，在早期，ABP具有异常的首次通过性能，其特征在于非布朗指数。
2020-04-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interplay between timescales governs the residual activity of a harmonically bound active Brownian particle
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
该研究通过实验、模拟和解析计算，揭示谐势束缚活性布朗粒子的稳态分布交叉由persistence时间与平衡时间的比值决定，而非推进速度，明确了时间尺度相互作用对其剩余活性的调控机制。
2026-08-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microscopic derivation of the hydrodynamics of active-Brownian-particle suspensions
我们推导出流体动力学方程的运动由欠阻尼朗之万方程，减少到主动布朗粒子模型，在过阻尼限制的活性粒子的流体。收缩到流体动力学的描述是通过局部平均的粒子动力学与非平衡多粒子概率密度，其形式化的表达是通过多时间尺度分析发现在物理相关的限制高摩擦。这种方法允许识别的条件下，自推进可以归入流体应力张量，从而系统地和明确地定义的局部压力的主动流体。
2016-12-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Pair-distribution function of active Brownian spheres in two spatial dimensions: simulation results and analytic representation
本文研究了二维空间中球形活性布朗粒子与Weeks-Chandler-Andersen势相互作用的全对分布函数。完整的对分布函数依赖于描述两个粒子的相对位置和方向的三个坐标，指定粒子活动的Péclet数，以及它们的平均堆积密度。这个五维函数是从布朗动力学模拟得到的。我们讨论它的结构，考虑到它的所有自由度。此外，我们提出了一个近似的解析表达式的产品的全对分布函数和粒子间的力量。我们发现，解析表达式，这是通常需要推导的解析模型时，积极的布朗粒子的集体动力学，是在良好的协议与模拟结果。本文的研究结果对进一步研究活性布朗粒子和非平衡统计物理具有一定的参考价值。
2020-06-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistical Mechanics of Transport Processes in Active Fluids II: Equations of Hydrodynamics for Active Brownian Particles
我们执行一个粗粒度分析的范例活性物质模型，活性布朗粒子，产生一个连续描述的质量，线性和角动量，能量的平衡定律。线性动量平衡的推导揭示了主动力直接表现为与类序参量指向矢场成比例的连续水平的体力，因此需要其自身的演化方程来完成系统的连续描述。我们推导出这个方程，表明在这个过程中，大电流可能会持续在均匀的系统中，只有在存在的粒子间对齐的相互作用。此外，我们进行了第二次粗粒化的线性动量的平衡，并推导出主动或游泳压力的机械平衡的情况下的表达式。
2019-04-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dominance of extreme statistics in a prototype many-body Brownian ratchet
许多形式的细胞运动依赖于布朗棘轮机制，涉及多个随机过程。我们提出了一个计算和理论研究的非平衡统计动力学这样一个多体棘轮，在特定形式的一个不断增长的聚合物凝胶，推动扩散障碍。我们发现，经常被忽视的相关性之间的构成细丝的影响稳态动力学和显着耗尽凝胶的密度在其前沿的分子距离。这些行为被捕获定量的自洽理论在细丝的空间分布的极端波动。
2014-11-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
A Brownian cyclic engine operating in a viscoelastic active suspension
我们研究了一个模型的斯特林发动机组成的被动布朗粒子的谐波势和相互作用的主动布朗粒子的悬浮液，自推进在粘性溶剂中，循环运行在等温条件下通过时间变化的陷阱刚度和主动粒子的自推进速度。我们推导出一个有效的随机运动运动方程的被困布朗粒子，其中包括摩擦记忆内核，以及热和主动波动力，由于其耦合与主动悬架，我们分析计算的效率的发动机在准静态极限。我们发现，平均而言，发动机能够产生机械功，其效率取决于系统的不同时间尺度之间的相互作用，其中，与具有瞬时摩擦的系统的情况相比，随后的主动悬架的粘弹性的一般效果是降低布朗发动机的准静态效率。然而，在系统的参数空间中存在这样的记忆效应在发动机的性能中可忽略的区域，因此有效地表现为与在与活性颗粒的推进速度相关的两个不同温度下工作的惰性粘性浴接触。
2022-11-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Brownian particles: Entropy production and fluctuation-response
在活性布朗粒子的Rayleigh-Helmholtz模型中，活性是由于非线性速度相关力引起的。在存在外部捕获势或恒定力的情况下，系统的稳态打破了细致平衡，产生净熵。利用分子动力学模拟，我们得到了这些稳态下熵产生的概率分布。分布函数服从熵产生的详细涨落定理。利用模拟结果，我们进一步表明，稳态响应函数服从修改后的波动耗散关系。
2014-08-21 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Spectral density of individual trajectories of an active Brownian particle
我们研究分析的单轨迹谱密度（STSD）的一个积极的布朗运动所表现出的，例如，由一个化学活性Janus胶体的动力学。我们评估标准定义的谱密度，即STSD平均超过一个无限长的观测时间$T$的限制的轨迹的统计合奏，也超越了标准分析，考虑的变异系数$γ$的STSD的分布。此外，我们分析了有限的$T$行为的STSD和$γ$，确定的STSD的空间分量之间的互相关，并解决平移扩散的影响的功能形式的谱密度。我们得到的精确表达式揭示了主动布朗运动与被动运动相比的许多独特特征，这些特征允许仅根据单个轨迹的谱内容来区分这两类运动。
2021-09-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Mechanical pressure and work cycle of confined active Brownian particles
我们推导出一个解析表达式的机械压力的一个通用的一维模型的封闭的活性布朗粒子（ABPs），是有效的所有值的Peclet数Pe和所有限制的情况。我们的模型再现了已知的体压与Pe ^[2]的标度关系，而在强约束压力下则与Pe标度关系。我们的分析结果很好地再现了模拟的ABPs在2D。我们使用压力公式来计算发动机所做的功及其效率。特别是，效率最大化的工作周期与有限的周期，而不是在无限慢循环的限制，在热力发动机。
2021-06-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Pair correlation of dilute Active Brownian Particles: from low activity dipolar correction to high activity algebraic depletion wings
本文采用数值模拟和解析计算相结合的方法研究了低密度下活性布朗粒子的对关联。我们观察到一个翅膀对相关性：而粒子积累在前面的一个活性粒子的预期，耗尽尾流由两个耗尽翅膀。在软粒子的限制，我们得到一个封闭的方程对相关，使我们能够表征耗尽翼。特别是，我们揭示了两个政权在高活性的翅膀采取自相似的配置文件和代数衰减。我们还进行了自推进的Janus粒子的实验，并确实观察到了耗尽翼。
2020-12-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entropic Ratchet transport of interacting active Brownian particles
相互作用的主动（自推进）布朗粒子的定向运输的数值研究在受限的几何形状（熵障碍）。自推进速度可以打破物质平衡，诱导定向输运。发现活性粒子之间的相互作用对棘轮输运有很大的影响。对于吸引粒子，随着相互作用强度的增加，平均速度先减小到最小值，然后增大，最后减小到零。对于排斥粒子，当相互作用很弱时，存在一个临界相互作用，在该临界相互作用下，粒子的平均速度最小，几乎趋于零;而对于强相互作用，粒子的平均速度与相互作用无关。
2015-05-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Brownian motion with memory delay induced by a viscoelastic medium
主动布朗运动是描述介观自推进粒子在牛顿流体中运动的一个成熟模型。基于广义Langevin方程，提出了一个考虑粘弹性介质时滞响应的具有记忆时滞的主动布朗运动的分析框架，该框架假设了平移和定向自由度的摩擦核均随时间变化.解析结果得到的取向关联函数，平均位移和均方位移，我们特别是评估的麦克斯韦流体的特点是由一个内核，在时间上呈指数衰减。此外，我们确定了记忆诱导的有效自推进力和粒子取向，我们量化的一个特殊的动态关联函数方面的延迟。在原则上，我们的预测可以验证在各种粘弹性环境，如聚合物溶液中的活性胶体颗粒。
2022-04-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Brownian filaments with hydrodynamic interactions: conformations and dynamics
通过布朗动力学模拟和分析理论，研究了存在流体动力学相互作用的活性自推进纤维/聚合物的构象和动力学性质。在数值上，一个离散的线性链组成的活性布朗粒子，被认为是一个连续的线性半柔性聚合物的主动速度变化扩散。的力自由的活性单体的性质占-没有Stokeslet流体流动引起的主动力-和高阶流体动力学多极矩被忽略。活性过程的非平衡特性意味着通过聚合物弛豫时间对HI的稳态性质的依赖性。特别地，在中等活性下，HI导致柔性和半柔性聚合物的显著收缩，其程度远远超过可比较的自由排水聚合物的收缩;甚至柔性HI聚合物收缩，而活性自由排水聚合物单调溶胀。大的活动意味着再溶胀，然而，在较小的程度上比非HI聚合物，由于流体动力学相互作用的聚合物弛豫时间较短所造成的。聚合物均方位移增强，并出现活性决定的弹道制度。在很宽的时间尺度上，灵活的活性聚合物表现出流体动力学治理subdiffusive制度，与指数显着小于劳斯和Zimm模型的被动聚合物。与模拟相比，近似解析方法预测的流体动力学效应较弱。
2020-08-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Arrhenius-Type Description and Noise-Composition Dependence of Single-Vacancy Hopping in Active Brownian Crystals
Department of Physics, Graduate School of Advanced Science and Engineering, Waseda University（早稻田大学先进理工学研究科物理系）
研究二维活性布朗粒子晶体中单空位跳跃，发现活性驱动下跳跃率不由自由粒子有效噪声幅度决定，被动极限下有阿累尼乌斯趋势，有效噪声依赖活性分数，揭示了活性晶体中有效温度描述对微观缺陷介导输运的失效。
2026-07-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Pressure and Phase Equilibria in Interacting Active Brownian Spheres
我们从第一性原理推导出机械压力$P$，定义为在密度为$ρ$的球形、过阻尼、活性布朗粒子系统中，在边界壁上的每单位面积的力。我们的精确结果涉及$P$，在封闭的形式，散装搅拌机和显示，（i）$P(ρ)$是一个态函数，独立的颗粒壁相互作用;（ii）相互作用贡献两项$P$，一个编码的慢下来，驱动运动诱导相分离，和其他的直接贡献众所周知的被动系统;（iii）$P(ρ)$是平等的共存相。我们讨论了这些结果对活性布朗粒子运动诱导相分离的影响，并表明共存时的密度不满足$P$上的麦克斯韦构造。
2015-06-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kinetic theory of motility induced phase separation for active Brownian particles
本研究针对活性布朗粒子碰撞特性，构建类Boltzmann–Enskog动理学理论，通过均匀态线性稳定性分析，揭示了标记粒子有效速度降低引发密度不稳定性的机制，为运动诱导相分离提供动理学解释。
2024-04-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective Cahn-Hilliard equation for the phase separation of active Brownian particles
采用系统的粗粒化策略，分析了排斥性活性布朗粒子到稠密相和稀相的动力学分离。我们推导出一个有效的Cahn-Hilliard方程的大长度和时间尺度，这意味着分离过程可以映射到被动粒子。发现一个较低的密度阈值聚类，并使用我们的方法，我们证明了聚类首先通过滞后成核的情况下，并在一个较高的阈值以上的变化到一个类似旋节的不稳定。我们的结果与粒子分辨的计算机模拟一致，并可以在人工或生物微泳者的实验中得到验证。
2013-12-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nucleation pathway and kinetics of phase-separating active Brownian particles
纯粹排斥但自推进的布朗粒子的悬浮液可能会经历相分离，这种现象非常类似于具有吸引力的被动粒子的相分离。在这里，我们采用计算机模拟研究成核动力学和微观途径积极的布朗磁盘时，淬火从均匀悬浮液的推进速度超越双结点在两个维度。我们发现相同的定性行为的成核率作为密度的函数作为被动悬浮液进行液-气分离，这表明一个有效的自由能的情况下，也延伸到相分离的动力学。我们研究的过渡更详细地通过一个committor分析，并发现，过渡态最好的描述由集群的大小和径向极化的粒子在集群中的组合。
2016-02-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anisotropic active Brownian particle in two dimensions under stochastic resetting
Amity University（阿米蒂大学）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Institute of Electronic Structure and Laser, FORTH-Hellas（希腊基础与研究基金会电子结构与激光研究所）
研究二维下各向异性主动布朗粒子在随机重置下的动态行为，揭示方向重置对维持不对称性的作用及稳态分布特征。
2025-11-25 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
Rapid-Prototyping a Brownian Particle in an Active Bath
粒子被外力踢出，产生不同于热扩散的移动性，这是活性物质问题的一个标志性特征。在这里，我们将其映射到一个最小的实验和理论模型，涵盖了通常的活性物质系统的广泛的时间和长度尺度。在光阱产生的谐振势中扩散的粒子被具有时间相关性的程序力以随机间隔踢出，踢出过程遵循泊松过程。该模型的通用的简单性，使我们能够找到的条件，位移是高斯（或不），扩散是如何扰动（或不）踢，并量化散热，以保持在一个活跃的浴的非平衡稳态。该模型再现了实验结果的示踪剂的流动性在一个活跃的浴游泳藻细胞。它可以被用来作为一个随机动态模拟布朗对象在各种活动浴没有机械的理解，由于协议的通用框架。
2021-01-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Steady-state distributions of ideal active Brownian particles under confinement and forcing
我们开发了一种形式上精确的技术，用于获得非相互作用的活性布朗粒子在各种系统中的稳态分布。我们的技术从双向扩散方程理论的结果来解决稳态Smoluchowski方程的1-粒子分布函数。该方法被用来详细研究三种情况：1）限制在一个通道中，2）一个恒定的流量稳定状态，和3）在一个均匀的外场沉积。在每个场景中，已知的行为都被复制和精确量化，并呈现新的结果。特别是，在恒定通量状态下，我们推导出一个有效的扩散率，它插值之间的弹道行为的粒子轨迹在短距离和它们的扩散行为在大的距离。我们还计算了附近的壁，这补充了较早的研究远离壁的一部分，活性布朗粒子的沉降剖面。我们的技术很容易推广到其他活动模型，包括系统的活动建模的高斯有色噪声。
2017-04-05 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
Static Structure of Active Brownian Hard Disks
利用事件驱动的布朗动力学模拟方法，研究了具有硬盘相互作用的二维主动布朗粒子（ABP）系统的静态结构变化。特别是，自推进速度和旋转扩散率的定向平均流体结构因子的效果进行了讨论。典型地，活性增加结构有序化并且在零波矢量处产生结构因子峰，这是运动诱导的相分离的前兆。我们的研究结果为检验未来主动布朗系统流体结构的统计理论提供了参考数据。
2017-12-24 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
Two-Dimensional Active Brownian Particles Crossing a Parabolic Barrier: Finite Rectangular Domain with Absorbing Boundary Conditions
Universität Innsbruck（因斯布鲁克大学）
研究二维活性布朗粒子在有限矩形域中穿越抛物线障碍的动力学行为，通过扰动理论求解福克-普肯杰方程，分析活动性对生存概率和首次通过时间分布的影响。
2026-01-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Swarms with canonical active Brownian motion
提出了一个具有谐波相互作用的布朗粒子群模型，其中粒子进行正则的主动布朗运动，即每个布朗粒子都能将内能转化为运动的机械能.我们假设系统存在单一的整体内能。数值模拟表明，非晶群集行为以及静态配置。通过研究平衡点的稳定性，对系统进行了分析理解。
2010-05-20 cond-mat.stat-mech hep-th
Impact of chirality on active Brownian particle: Exact moments in two and three dimensions
该研究针对二维和三维含平移扩散的手性活性布朗粒子，提出拉普拉斯变换法精确求解动力学矩演化，得到多阶矩解析表达式，揭示手性与持续性的影响及中间时段的非高斯特性。
2024-04-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Brownian heat engine with active reservoirs
微生物如细菌是活性物质，它们消耗化学能并产生其独特的奔跑和翻滚运动。一群这样的微生物提供了一个非平衡的活性环境，其噪声特性不同于那些热平衡水库。一个重要的区别是一个有限的持续时间，这是相当大的相比，平衡噪声，也就是说，有源噪声着色。在这里，我们研究了一个中观能量收集设备（发动机）与主动水库利用这种噪声的性质。对于一个简单的线性模型，我们分析表明，发动机的效率可以超过传统的卡诺界限，从而释放的功率效率权衡约束，并在最大功率的效率可以克服Curzon-Ahlborn效率。我们发现，主动发动机的至高无上的关键取决于两个主动水库的时间尺度对称性。
2020-03-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Orientation-dependent propulsion of active Brownian spheres: from self-advection to programmable cluster shapes
Westfälische Wilhelms-Universität Münster（明斯特大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
活性粒子的应用需要一种控制其动力学的方法。虽然这通常是通过直接干预来实现的，但间接干预是基于，关于一种依赖于取向的自推进速度的粒子，变得越来越流行。在这项工作中，我们研究系统的相互作用的主动布朗球在两个空间维度与方向相关的推进使用分析建模和布朗动力学模拟。结果发现，取向依赖性导致自平流，循环电流，和可编程的集群形状。
2022-10-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stochastic Path Integral for the Active Brownian Particle in a Harmonic Potential
本研究提出适用于简谐势中活性布朗粒子的随机路径积分方法，可推导含时矩解析表达式与位置概率分布级数展开，相比本征函数展开法更易推广，并验证了其处理带活性力矩体系的通用性。
2025-09-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Tunable shear thickening in active frictional non-Brownian suspensions
School of Engineering, University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院）；Department of Physics, Indian Institute of Science Education and Research Pune（印度科学教育研究所浦那分校物理系）
研究通过活性颗粒自推进调控悬浮液剪切增稠行为，揭示了活性对流变学的增强作用及无量纲应力参数的调节作用。
2026-10-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Critical behavior of active Brownian particles: Connection to field theories
我们探讨了活跃的布朗粒子，一个最小的粒子为基础的模型，活性物质，和标量场之间的关系。两者都显示出一种类似于液体-气体的相变，其朝向致密液体与稀释活性气体的稳定共存，该稳定共存终止于临界点。然而，基于粒子的模型参数和控制场论的有效系数之间的全面映射尚未建立。我们讨论了相互矛盾的最近的数值结果的临界指数的活动布朗粒子在两个维度。从中间有效流体动力学方程出发，我们提出了一种新的构造的标量序参量的活性布朗粒子，产生“活性模型B+"。我们认为，一个关键的成分是密度和极化之间的耦合的粒子电流。接近二维的重整化流表现出一对微扰不动点，它们限制了威尔逊-费舍尔不动点的吸引域，从这个角度来看，二维中活跃布朗粒子的临界行为是由一个不同于威尔逊-费舍尔的强耦合不动点控制的，不一定对应于伊辛普适性。
2022-02-08 cond-mat.stat-mech
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
Emulating microbial run-and-tumble and tactic motion by stochastically reorienting synthetic active Brownian particles
本研究提出随机取向重置协议，通过重置锥角宽度和速率调控，使活性布朗粒子模拟大肠杆菌奔跑-翻滚及趋化运动，并经实验、模拟和理论验证其广泛速度范围内的鲁棒性。
2025-09-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.app-ph
