Axisymmetric Pushing of a Spherical Cargo using an Active Spherical Janus Motor
本文研究自扩散泳Janus马达轴对称推动球形货物的流体动力学，提出双多极模拟方法，揭示悬停与等速平移条件，为微纳马达操控提供理论依据。
2025-01-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Electrophoresis of active Janus particles
本文从理论上研究了一个自驱动的主动Janus马达在外部电场中的运动。外部场可以操纵Janus粒子的路线，并迫使它向所需的目标移动。为了研究这种主动电机的轨迹，我们使用微扰方案。在Janus粒子的表面活性和外场的主要顺序下，Janus粒子的取向动力学表现得像数学钟摆，其角速度对电机的电场和表面活性都敏感。
2019-06-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Pair-Interactions of Self-Propelled SiO2-Pt Janus Colloids: Chemically Mediated Interactions
本研究针对功能材料自下而上制备背景，实验探究化学活性SiO₂-Pt Janus胶体的成对碰撞，按接触前后取向分类，发现化学泳动相互作用主导碰撞机制与概率，为浓悬浮液组装及未来功能材料研究提供关键依据。
2023-11-08 cond-mat.soft physics.chem-ph
Microscopic theory of a Janus motor in a non-equilibrium fluid: Surface hydrodynamics and boundary conditions
本文从第一性原理推导了非平衡流体中Janus马达与流体密度耦合的运动方程，利用投影算子技术简化为马尔可夫方程，并从分子描述导出了连续介质理论的边界条件及输运系数的Green-Kubo表达式。
2024-01-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Chemistry in Motion: Tiny Synthetic Motors
在这个帐户中，我们描述了如何通过自我扩散电泳操作的合成马达利用自生的浓度梯度来驱动马达运动。自扩散电泳推进的描述提出的Janus粒子电机包括催化和非催化面。化学动力发动机的动力学特性的说明，提出了基于粒子的模拟结果的球二聚体马达从连接的催化和noncatalytic领域。具有不对称催化活性的Janus和球形二聚体马达的几何形状支持马达周围形成浓度梯度。由于定向运动只能发生在系统不平衡时，环境的性质和它在电机动力学中所起的作用进行了描述。旋转布朗运动也起到限制定向运动的作用，并且对于非常小的马达具有特别强的效果。我们解决以下问题：如何小电机可以仍然表现出的效果，由于推进，即使只是为了提高扩散？合成发动机有可能改变化学动力学过程的方式，用于广泛的应用。
2014-11-03 cond-mat.soft
Floor- or ceiling-sliding for chemically active, gyrotactic, sedimenting Janus particles
表面结合催化化学反应自推进化学活性Janus粒子。在边界附近，这些粒子表现出丰富的行为，如发生壁约束的稳定状态的“滑动”。大多数活性颗粒倾向于沉淀，因为它们与溶液的密度不匹配。此外，由惰性核心材料装饰有帽状催化剂薄层组成的Janus球体是回旋立构的（“底部重”）。水平壁附近滑动状态的发生取决于主动运动和重力驱动的沉积和排列之间的相互作用。因此，重要的是要了解和量化的影响，这些重力引起的影响模型化学活性粒子的行为移动附近的墙壁。对于模型回旋，自泳Janus粒子，在这里，我们研究理论上的滑动状态的发生在水平平面壁，要么低于（“地板”）或以上（“天花板”）的粒子。我们构建“状态图”，表征这种状态的发生作为沉降速度和颗粒的回旋响应的函数，以及颗粒的泳动性。我们表明，在某些情况下，滑动状态可能同时出现在天花板和地板，而较大的一部分的实验相关的参数空间对应的粒子，将表现出滑动状态，只有在地板上或天花板上，或者根本没有滑动状态。这些预测与以前的实验研究和我们的实验结果进行了严格的比较Pt涂层的聚苯乙烯和二氧化硅的核心颗粒悬浮在过氧化氢水溶液中。
2020-01-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Many-body dynamics of chemically propelled nanomotors
利用粗粒化微观动力学模型研究了由催化球和非催化球在准二维受限几何中形成的化学推进球二聚体马达的集体行为.将燃料转化为产物的催化球处的化学反应产生耦合到溶剂自由度的力，这是微观动力学中的动量守恒的结果。多体系统的集体行为受马达之间的直接分子间相互作用、化学梯度引起的趋化效应、流体动力学耦合和热噪声的影响。分离成高，低密度相和全球均匀的状态与强波动的电动机特性的函数进行了研究。这种行为的因素进行了讨论的背景下，积极的布朗模型。
2017-08-06 cond-mat.soft
Janus droplet as a catalytic micromotor
从理论上研究了表面活性剂溶液中Janus液滴的自推进问题。液滴充当催化马达，产生浓度梯度，从而产生其表面张力驱动的运动;自推进速度相当高，$60\; {\rm μm/s}$甚至更高。这种催化马达与其他微马达相比有几个优点：制造简单，容易获得中性浮力。相反，一个单一的流体液滴，这表明了一个自推进的对称性破缺不稳定性的结果，Janus一个不存在稳定性阈值，因此，液滴半径可以按比例缩小到微米。该论文由Denis S. Sergey Sklyaev于2014年6月2日不幸去世。
2015-05-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shape-dependent guidance of active Janus particles by chemically patterned surfaces
自泳Janus粒子通过诱导-通过在其表面上发生的非平衡化学反应-改变它们浸入其中的溶液的化学成分来移动。这个过程导致沿着颗粒表面的化学成分梯度，以及沿着任何附近的边界，包括固体壁。沿壁的化学梯度可引起化学渗透，即，梯度驱动表面流动，表面流动又驱动溶液体积中的流动。这种整体流动耦合回颗粒，从而有助于其自我运动。由于化学渗透强烈地依赖于扩散分子种类和壁之间的分子相互作用，由颗粒诱导和经历的响应流编码关于壁的任何化学图案化的信息。在这里，我们扩展了以前的研究在一个化学图案化的墙壁附近的球的自泳的情况下，细长形状的颗粒。我们集中我们的分析可能出现的新的现象学的耦合-这是一个球形的细长颗粒的化学渗透流的应变率张量。通过数值计算，我们表明，一个棒状粒子的动力学表现出一种新的“边跟踪”的稳态：粒子平移沿化学步骤的边缘在一个稳定的距离的步骤，并具有稳定的取向。在一定的系统参数范围内，边缘跟随状态与“停靠”状态共存（粒子在台阶处停止，定向为垂直于台阶边缘），即，一个不稳定的动态发生。这些研究结果是合理化的结果之间的竞争的流体涡度和应变率通过使用分析理论的基础上捕获准定量的动态系统的点粒子近似。
2017-11-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Nanoconfined catalytic Ångström-size motors
自推进化学动力合成微米和纳米级马达正在被深入研究，因为利用其定向运动的广泛的潜在应用。本文考虑甚至更小的合成马达。这种非常小的马达在散装溶液中显示出由它们的自推进引起的效果。最近的实验表明，小分子催化剂和单酶分子表现出归因于其化学活性的性质。分子动力学被用来研究非常小的合成化学动力球形二聚体马达在一个简单的原子状溶剂中的性质，这些溶剂被限制在几十纳米的距离之间。强结构有序的电机之间的墙壁，这反映了溶剂分子的有限大小，并取决于溶剂消耗力的证据，提供。动力学性质，如平均电动机速度，取向松弛，均方位移，是各向异性的，并依赖于距离墙壁。这项研究提供了在生物学和实验室中遇到的复杂受限几何形状中使用分子尺度马达的潜在应用所需的信息。
2015-11-16 cond-mat.soft
Guiding catalytically active particles with chemically patterned surfaces
悬浮在溶液中的催化活性Janus颗粒沿着其表面以及沿着任何附近的容器壁在溶液的化学组成中产生梯度。前者导致自泳，而后者引起化学渗透，为自我运动提供额外的贡献。化学渗透强烈地依赖于扩散的化学物质和壁之间的分子相互作用。我们分析表明，使用一个近似的“点粒子”的方法，通过化学图案化的平面基板可以直接运动的Janus粒子：诱导的化学渗透流可以导致粒子要么“码头”在两种材料之间的化学步骤，或遵循化学条纹。这些理论预测证实了充分的数值计算。一般来说，停靠发生在倾向于远离其催化帽的颗粒上，而条纹跟随发生在相反的情况下。我们的分析揭示了控制这种行为的物理机制。
2016-09-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Clustering of chemically propelled nanomotors in chemically active environments
本文通过模拟与理论分析表明，化学活性介质中的 Turing 模式和螺旋波等时空结构可引导化学驱动纳米马达形成独特集体模式。
2024-03-02 cond-mat.soft nlin.AO nlin.PS
Simulating a Chemically-Fueled Molecular Motor with Nonequilibrium Molecular Dynamics
大多数分子动力学的计算机模拟都是在平衡条件下进行的--在一个封闭的、孤立系中，或者在一个保持恒定温度或压力的系统中。有时候，在这些模拟中引入额外的张力、剪切力或温度梯度，以探测对外力的一种非平衡响应。然而，催化剂和分子马达的功能是基于化学反应的热力学驱动力引起的非平衡动力学。在这种情况下，模拟需要恒化器能够保持非平衡稳态的化学浓度。我们开发了这样一个动态的计划，并用它来观察一个新的基于粒子的经典模型的链状分子马达周期。分子马达经常用详细的平衡破坏马尔可夫模型来建模，我们通过对模拟的微观动力学进行粗粒化来明确地构建这样一幅图，以提取速率。这项工作确定了粒子间的相互作用，调整这些速率，以创建一个功能的电机，从而产生一个计算的操场，以调查方向偏差，电流生成和耦合强度之间的相互作用，在分子信息棘轮。
2021-11-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Control of active polymeric filaments by chemically-powered nanomotors
具有独特非平衡性质的活性材料在材料科学中有着广泛的应用。活性系统在生物体中很常见，例如细胞中由分子马达激活的细丝网络，以及在材料科学中，例如由化学反应激活的水凝胶。在这里，我们描述了另一类活性聚合物细丝系统，其中细丝由具有催化和非催化部分的嵌入式化学动力纳米马达激活。催化表面上的化学反应产生作用于聚合物长丝的力。通过改变非平衡条件，可以使这些力改变符号，从而压缩或扩张细丝。嵌入的马达提供了活动的来源和控制细丝构象结构的手段。作为一个例子的控制，我们表明，振荡变化的化学约束产生凝胶状网络之间的振荡膨胀或压缩的形式，很像那些水凝胶。
2022-09-13 cond-mat.soft
Janus microswimmers are poor hydrodynamic mixers
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
通过实验和数值模拟研究光催化二氧化硅-二氧化钛Janus微球在集体行为阈值以下的密度下对示踪粒子扩散性的增强，发现近场相互作用主导增强，且单独的水动力学不足以引起大扩散系数被动组分的显著混合。
2024-04-02 cond-mat.soft
Clustering Dynamics of SiO2-Pt Active Janus Colloids
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
研究SiO2-Pt活性Janus胶体在动态聚集体 regime 中的聚集体动力学，揭示了聚集体形成机制的转变及预测性描述。
2026-01-07 cond-mat.soft
Colloidal Clusters as models for chiral active micromotors
本文提出用化学交联的Janus胶体团簇制备可调手性与轨道半径的活性转子，并揭示方位角均匀性与旋转动力学的关系，为研究合成手性转子集体行为提供了新平台。
2024-07-21 cond-mat.soft
Exact axisymmetric interaction of phoretically active Janus particles
研究了两个化学活性Janus粒子的轴对称相互作用。依靠场方程的线性和对称性参数，我们推导出粒子相对速度的一般解。我们表明，无论系统的化学性质，相对速度可以写为一个线性的几何函数的总和，只依赖于颗粒之间的间隙大小。我们通过一个精确的方法，占充分的化学和流体动力学的相互作用来评估这些功能。利用得到的解，我们揭示了每个隔间在相对运动中的作用，并讨论了不同相互作用的贡献。然后，我们表明，动力系统描述的相对运动的两个Janus粒子可以有多达三个不动点。这些不动点可以是稳定的，也可以是不稳定的，这表明两个Janus粒子的系统可以表现出各种各样的非平凡行为，这取决于它们的初始间隙大小和它们的化学性质。我们还研究了Janus粒子的具体情况，其中一个隔室是惰性的，并给出了它们在活动-迁移率参数空间中的相对行为的状态图。
2020-09-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Patterned Substrates Unlock Self-Electrophoretic Phenomenon in Active Janus Microswimmers
Istituto di BioRobotica-Scuola Superiore Sant’Anna（机器人研究所圣安娜高等学院）；Wageningen University & Research（瓦赫宁根大学与研究）；Center for Materials Interfaces, Electron Crystallography, Italian Institute of Technology（意大利理工学院材料界面与电子晶体学中心）
本文提出用含球形凹槽的图案化基底制备Janus主动粒子，可调控铂厚度对比度、抑制Pt桥，在2.5% H₂O₂中提升推进效率，间接支持自电泳为主动粒子主要推进机制。
2026-09-04 cond-mat.soft
Interaction between catalytic micro motors
从球对称主动Janus粒子的微观模型出发，研究了两个主动马达之间的相互作用。环境流体介导两个马达之间的长距离流体动力学相互作用。这种相互作用有直接和间接的流体动力学贡献。直接贡献是由于源自移动马达的流体流的传播，并且影响另一马达的运动。间接的贡献出现在两个电机的存在下，从离子浓度的重新分布。从该离子溶液施加在流体上的电力增强了流动模式，并且随后改变了两个马达的运动。通过制定一个非常远的分离电机的摄动方法，我们得出的跨国和旋转动力学的电动机的解析结果。我们表明，在领导秩序的整体相互作用，修改的平移和旋转速度的电机规模为${\cal O}\left([1/D]^3\right)$和${\cal O}\left([1/D]^4\right)$与他们的分离，分别。我们的研究结果开辟了研究合成微电机的集体动力学的方式。
2015-10-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Topographical pathways guide chemical microswimmers
实现对活性胶体的方向性的控制对于它们在实际应用中的使用是至关重要的，例如微流体装置中的货物载体。到目前为止，球形Janus胶体的制导主要是利用特殊设计的磁性多层涂层结合外部磁场来实现的。在这里，我们证明了台阶状的亚微米形貌特征可以用作化学活性球形Janus胶体的可靠对接和引导装置。对于各种地形特征（条纹、正方形或圆形柱），胶体在特征边缘处的对接是稳健且可靠的。此外，胶体沿着边缘移动了相当长的时间，其随着燃料浓度系统地增加。所观察到的现象定性捕获的一个简单的连续模型的自扩散电泳附近的限制边界，表明化学活性和相关的流体动力学与附近的地形相互作用的主要物理成分背后所观察到的行为。
2016-02-12 cond-mat.soft
Slender Phoretic Theory of chemically active filaments
人造微泳者或“微机器人”有可能彻底改变非侵入性医学和微流体学。由自泳机制（如Janus粒子）提供动力的微机器人通常利用其环境中的溶质燃料。传统上，自泳颗粒是点状的，但是细长的泳棒已经成为越来越普遍的设计。虽然一直有很大的兴趣，创造有效的渐近理论细长泳棒，迄今为止，这种理论已被限制到直杆轴对称图案。然而，现代制造方法将很快允许制造具有复杂三维形状的细长电泳丝。在本文中，我们发展了一个细长体理论的溶质的自扩散电泳丝的任意三维形状和图案。我们分析表明，不同于其他细长体理论，一阶方位角的变化所产生的曲率和限制可以有领先的顺序的游泳运动学的贡献。
2020-05-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Diffusiophoretically induced interactions between chemically active and inert particles
在存在化学活性颗粒的情况下，附近的化学惰性颗粒可以响应浓度梯度并通过扩散电泳移动。运动的性质研究了两种情况下：第一，一个固定的反应球和一个移动的惰性球，第二，自由移动的反应和惰性球。连续反应扩散和斯托克斯方程解析求解这些系统和微观模拟的动力学进行。虽然两个系统中球体的相对速度非常相似，但流线和流速场的局部和全局结构却截然不同。对于自由移动的球体，当两个球体彼此接近时，惰性球体通过扩散电泳产生的流动将反应性球体拖向它。这导致能够在溶液中推进自身的自组装二聚体马达。在二聚体形成的时刻，流体流场改变方向。在二聚体的球体尺寸的比例的影响的流场的特性，这一功能表明，球形胶体颗粒的主动自组装可以通过在这样的反应系统中的球体尺寸的变化来操纵。
2018-06-22 cond-mat.soft
Autophoresis of a Janus particle near a planar wall: a lubrication limit
Princeton University（普林斯顿大学）
研究接近平面壁的Janus粒子自扩散拜罗菲现象，分析粒子取向对推进的影响，通过渐近分析解决近壁极限下的流动和传输问题。
2026-08-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-propulsion in 2D Confinement: Phoretic and Hydrodynamic Interactions
具有化学活性的Janus粒子沿其表面产生切向浓度梯度，用于自推进。虽然这是很好的研究在无界域，在生物相关的环境，如禁闭的分析是稀缺的。在这项工作中，我们研究了弱约束下的Janus球的运动。粒子被放置在任意位置，在两个壁之间具有任意方向。利用反射的方法，我们研究了限制平面边界上的电泳和流体动力学相互作用的效果，以及它们对Janus粒子动力学的后果。的动态轨迹进行了分析，使用相图不同的表面覆盖的活动和溶质-粒子相互作用。除了近壁状态，如“滑动”和“悬停”，我们表明，占两个平面边界揭示了两个新的状态：通道跨越振荡和阻尼振荡的中心线周围，其特征在于作为“散射”或“反射”的早期分析单壁相互作用。使用相图，我们突出了惰性面对和积极面对Janus粒子的差异。我们还比较了Janus粒子与蠕动体的动力学，以对比化学相互作用与流体动力学效应。从目前的工作中获得的见解表明，生物和人工游泳者通过长距离的相互作用来感知周围环境，这种相互作用可以通过改变表面特性来改变。
2021-07-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mesoscopic simulations of anisotropic chemically-powered nanomotors
化学动力的自推进胶体通过将局部能量源转化为定向运动来产生马达力，这一过程已经在实验和计算模型中进行了探索。如果我们了解这些基本成分的行为，那么使用活性胶体作为纳米技术的构建块为有趣的应用打开了大门。我们建立了一个一致的介观模拟模型的自推进胶体的复杂形状的目的是解决他们的平移和旋转运动之间的耦合。考虑一个被动的L形胶体粒子，研究其布朗动力学，并确定其流体动力学中心，即平移和旋转解耦的跟踪点。活跃的L粒子显示相同的盘旋轨迹，已被发现的实验，结果，我们比较布朗动力学模型。我们提出了流体动力学的作用，通过比较我们的结果与流体模型，其中粒子的速度是随机重置。在那里，轨迹只显示随机方向。我们得到这些原始的模拟结果，没有任何参数化的算法，这使得它成为一个有用的方法，活性胶体的初步研究，实验工作之前。
2018-11-19 cond-mat.soft
Inverse Solidification Induced by Active Janus Particles
当热激发或晶格中缺陷的浓度足够高时，晶体熔化。熔化后，晶体的长程序消失了，固体变成了流体。与固体熔化的经典情况相反，在这里，我们证明了一个反直觉的行为，在最初的无序矩阵中出现结晶长程序。这种不寻常的固化表现在一个系统的被动胶体颗粒容纳化学活性缺陷-光催化Janus颗粒。当活性缺陷引起的波动量（有效温度的量度）达到临界值时，观察到的结晶发生。这种不寻常行为背后的驱动机制纯粹是内部的，类似于爆炸引起的固化。在这里，“内部微爆炸”的作用是由胶体基质中缺陷的光化学活性发挥的。缺陷诱导的固化发生在非平衡条件下：只要在活性Janus粒子缺陷的表面处的催化光化学反应以离子流的形式提供恒定的能量供应，所产生的固体就存在。我们的发现对于理解远离热力学平衡的极端条件下物质的相变是有用的。
2020-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Autonomous movement of chemically powered vesicle
提出了可变形囊泡的自推进机制，囊泡通过感受自身产生的化学梯度而运动。像许多分子马达一样，它们受到环境的强烈扰动，由于热波动而运动，并且不依赖于惯性来推进。囊泡的运动由反应产物的不对称分布驱动。计算了该装置的推进速度以及速度波动的尺度。给出了囊泡速度、囊泡重定向和囊泡形状转变的模拟结果。
2015-01-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Chemically active colloids near osmotic-responsive walls with surface-chemistry gradients
化学活性胶体通过在周围溶液的组成中产生梯度并通过利用它们与溶液中各种分子物种相互作用的差异来移动。如果这些粒子在边界附近移动，例如，容器的壁限制悬浮液，也沿着壁产生溶液组成的梯度。这引起化学渗透（通过壁与形成溶液的分子种类的相互作用），其驱动耦合回到胶体的流动，从而影响其运动性。采用近似的“点粒子”分析，我们分析表明-由于这种诱导的主动响应（化学渗透）的壁-这种化学活性胶体可以对齐，并遵循，在壁的表面化学梯度。从这个意义上说，这些人造“游泳者”表现出一种原始形式的趋触性，其意义是感知环境中的物理变化（不一定是不连续的）的接近程度。我们表明，与表面化学梯度的对齐对于化学活性胶体是通用的，只要它们在无界流体中表现出运动性，即，这种现象不依赖于推进机构的确切细节。结果进行了讨论的背景下，简单的模型的化学活性，对应的Janus粒子与“源”的化学反应的一半的表面和“惰性”或“汇”的反应在另一半。
2016-08-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Active colloidal particles in emulsion droplets: A model system for the cytoplasm
在活细胞中，分子马达产生的活性增强了颗粒在整个细胞质中的扩散，而不仅仅是附着在马达上的颗粒。我们展示了创建模仿这种现象的人工细胞的初步步骤。我们的系统包括主动，Pt涂层Janus粒子和被动示踪剂局限于乳液液滴。我们在过氧化氢溶液中跟踪活性粒子和被动示踪剂的运动，过氧化氢溶液用作驱动运动的燃料。我们首先表明，修正批量平移和旋转运动的气泡形成引起的液滴是必要的，以准确地跟踪粒子。漂移校正后，我们发现，活性粒子在液滴内部的扩散增强，并没有被捕获的液滴界面。在我们使用的粒子和过氧化氢浓度下，我们观察到活性粒子和被动粒子之间几乎没有耦合。我们讨论了缺乏耦合的可能原因，并描述了改善系统以更有效地模拟细胞质活性的方法。
2018-06-14 cond-mat.soft
Localization and diffusion of tracer particles in viscoelastic media with active force dipoles
体内光学跟踪实验表明，在ATP存在下，生物细胞中颗粒的扩散强烈增强，并且动物细胞的实验数据先前可以在凝胶的现象学模型中重现，其中肌球蛋白马达在凝胶中起作用[EPL 110，48005（2015）]。在这里，考虑凝胶的双流体模型，其中活性大分子（描述为力偶极）在弹性和流体分量中循环运行。通过粗粒化，得到了示踪粒子显示局部变形和局部流体流动的有效运动方程。变形示踪剂的方程与早期的唯象模型一致，从而证实了这一点。对于流动示踪剂，由流体组分中的主动力偶极子引起的扩散增强，因此由于代谢活动，后一种效应可以解释为什么ATP-在骨骼中缺乏分子马达的细菌中，或者当肌球蛋白马达的活性被化学修饰时，也可以观察到依赖性扩散增强。压抑
2017-02-22 cond-mat.soft
Active rotational dynamics of a self-diffusiophoretic colloidal motor
采用连续介质理论和基于粒子的模拟研究了球形化学动力合成胶体马达的动力学，该马达通过自扩散电泳机制运行，并具有任意形状的催化域。当自生的浓度梯度和化学物质与胶体马达表面之间的相互作用打破球对称时，马达执行主动旋转运动。发动机催化表面上的化学反应速率随催化域尺寸和形状的局部变化提供了这种对称性破缺条件。给出了主动旋转运动的连续理论描述，以及主动动力学的基于粒子的模拟结果。从这些结果中，可以给出对主动旋转动力学的因素负责的详细描述。由于积极的旋转运动往往起着重要的作用，在性质的集体动力学的多电机系统，并可用于控制电机运动在有针对性的货物运输，我们的研究结果应该找到超出这里所考虑的应用。
2019-12-14 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Enhanced phoretic self-propulsion of active colloids through surface charge asymmetry
该研究发现表面电荷不对称性可为产离子的化学活性胶体带来新的自泳模式，建立了定量计算相关纳米颗粒自推进速度的理论框架，为优化离子介质中活性胶体的自推进提供了新思路。
2023-05-01 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Hydrophobic-hydrophilic interactions drive rapid nanoparticle assembly
纳米粒子独特的物理和光学性质使其可靠和快速的组装成为纳米技术的重要目标。为此，许多相互竞争的驱动力已经成为控制自组装的目标，尽管可靠性和效率问题表明纳米尺度上的界面尚未完全理解。在这封信中，我们报告的第一次，从化学纳米图案化的疏水表面和相邻的亲水性区域（Janus接口）之间的界面的水介质的流动可以有效地用于快速纳米粒子组装与单个纳米粒子的分辨率。我们发现，从这个Janus接口的水分子的去湿驱动组装的纳米粒子从静电稳定的纳米粒子胶体到疏水区域，加快通过消除任何水合屏障所施加的润湿界面之间的粘附阻力，使得纳米粒子组装在一分钟内实现。我们称这种可控纳米粒子组装的方法为Janus界面纳米粒子组装- JINA。然后，我们证明了通过pH值切换控制这种机制，并证明了其有效性的制造快速创建单纳米粒子网站和单颗粒宽线，同时密集涂层宏观尺度的功能。这种组装方法不仅在纳米制造中具有深远的影响，而且这种机制的不可预见性也挑战了许多关于纳米粒子自组装界面相互作用的普遍假设。
2017-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Collective dynamics and rheology of confined phoretic suspensions
类似于它们的生物学对应物，化学活性自泳游泳者的悬浮液表现出非平凡的动力学，涉及自组织过程作为粒子间相互作用的结果。使用动力学模型的自趋化Janus颗粒的稀悬浮液，我们分析了这些集体行为和趋化聚集的有效粘度的活性流体的影响的一个封闭的压力驱动流的效果。四个动态制度时，确定增加的强度施加的压力驱动的流，每一个与不同的集体行为产生的竞争流和化学诱导的重新定向的游泳者一起限制。有趣的是，我们观察到，推动器的效果（分别为。拉料器）流体动力学特征，已知这会降低（相应地，增加）剪切悬浮液的有效粘度，在出现自趋化聚集时反转。我们的研究结果提供了新的见解集体动力学在复杂的环境中，这是相关的合成以及生物系统的作用。
2022-04-25 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Active micromachines: Microfluidics powered by mesoscale turbulence
密集的活性物质，从细菌悬浮液和由马达蛋白驱动的微管束到细胞单层和合成Janus颗粒，其特征在于中尺度湍流，混沌流结构的出现。通过将有序的对称转子阵列浸入到活性流体中，我们引入了一种微流控系统，该系统利用介观湍流中的自发对称性破缺来做功。转子的晶格自组织成自旋状态，其中相邻的盘由于流体动力学和弹性效应的组合而在永久交替的方向上连续旋转。我们的虚拟样机展示了一个新的研究方向的微机械设计提供动力的主动湍流的线虫流体动力学特性。
2016-06-21 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
