How active forces influence nonequilibrium glass transitions
自推进粒子的致密集合体经历非平衡态的玻璃态动力学。物理学的直觉告诉我们，由于作用力的作用，偏离平衡的程度越大，玻璃态系统就越流体化。我们通过设计一个自推进粒子的模型来证明这一点，在这个模型中，偏离平衡的增加可以增强或抑制玻璃态动力学，这取决于所选择的状态点。我们分析了一些静态和动态的可观的，并建议的非平衡玻璃化转变的位置主要是由两点静态密度相关性由于主动力的演变控制。密度相关性对作用力的依赖性随系统的细节而变化，并且很难从理论上预测。我们的研究结果强调，需要发展一个准确的非平衡系统的液态理论。
2017-08-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Thermodynamics of the Soft Glassy Rheology Model
软玻璃流变学（SGR）模型是一个介观框架，它被证明是非常成功的描述各种非晶材料（如膏体、浆体、泡沫等）的流动和变形的唯象模型。在本文中，我们铸造SGR在一个通用的，模型无关的框架，非平衡态热力学称为通用方程的非平衡可逆-不可逆耦合（GENERIC）。这导致了一个新的配方SGR澄清它如何可以正确地耦合到流体动力学领域，从而在一个一致的，本地的，连续版本的SGR。此外，我们发现，遵守热力学强加的存在修改的应力张量预测SGR。
2014-04-14 cond-mat.soft
Nonequilibrium static diverging length scales on approaching a prototypical model glassy state
硬球的最大随机堵塞状态是原型玻璃。我们研究了小波数$k$行为的结构因子$S(k)$的超压缩百万球包装作为密度的函数，直到堵塞状态。我们发现一个前体的玻璃堵塞状态明显的堵塞密度达到之前很久和一个相关的增长的长度尺度，提取的直接关联函数$c(r)$，发散的“临界”堵塞状态的体积积分。我们还定义了一个非平衡指数$X$，并使用它来证明，研究的填料本质上是非平衡的性质，以及之前的临界点达到。
2012-03-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
Clustering and heterogeneous dynamics in a kinetic Monte-Carlo model of self-propelled hard disks
我们引入一个动力学蒙特卡罗模型的自推进硬盘捕获与最小的成分之间的相互作用的热波动，排除体积和自推进的大组件的活性粒子。我们详细分析了所产生的（密度，自推进）在很宽的参数范围内的非平衡相图。我们发现，纯排斥硬盘自发聚集成分形集群的自推进增加，合理化的平均集群大小的演变，通过发展一个动力学模型的可逆聚集。随着密度的增加，非平衡团簇渗透形成一个分支结构，让人想起一个物理凝胶。我们发现，除了有限数量的噪声是需要触发非平衡相分离，表明在活性布朗粒子的分层结果从噪声，粒子间相互作用和自推进之间的微妙平衡。我们表明，自推进有着深远的影响的动态的主动流体。我们发现，随着自推进在有限密度下增加，扩散常数具有非单调行为，并且活动会产生与菲克扩散的强烈偏离，这种偏离在大的时间尺度和长度尺度上持续存在，这表明活性粒子系统通常表现为动态非均匀系统。
2014-03-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Data-driven criterion for the solid-liquid transition of two-dimensional self-propelled colloidal particles far from equilibrium
我们建立了一个明确的数据驱动的标准，用于识别二维自推进胶体颗粒在远离平衡参数制度的固-液转变，其中由不同的传统经验标准预测的熔化和冻结发散的转变点。这是通过应用混合机器学习方法来实现的，该方法将无监督学习与监督学习相结合，以分析非平衡参数制度中超过一百万个系统的配置。此外，我们建立了一个通用的数据驱动的评估功能，根据不同的经验标准的性能可以系统地评估和改进。特别是，通过应用此评价函数，我们确定了一个新的非平衡阈值的长时间扩散系数，基于此相应的经验标准的预测大大提高了远离平衡参数制度。这些数据驱动的方法提供了一个通用的工具，研究复杂系统中的相变，传统的经验面临的困难。
2021-10-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interface dynamics under nonequilibrium conditions: from a self-propelled droplet to dynamic pattern evolution
本文主要根据我们最近的研究结果，描述了非平衡条件下接触线的不稳定性。给出了两个实验实例：液滴的自推进运动和自发动态斑图形成。对于液滴的自推进运动，我们介绍了一个实验，其中苯胺液滴坐在水层自发地在空气-水界面移动。马兰哥尼驱动的扩散的自发对称性破缺导致规则运动。在圆形培养皿中，液滴呈现直线运动或圆周运动。另一方面，我们显示了一个动态的脱湿的亚稳薄膜从空气-水界面所造成的图案的出现。有机相和水相的接触线形成了一个独特的时空模式，其特征在于动态的水凝胶。接触线的运动由扩散过程控制。我们提出了一个理论模型来解释所观察到的动态行为的基本方面。
2012-08-22 cond-mat.soft nlin.PS physics.flu-dyn
Mesoscale pattern formation of self-propelled rods with velocity reversal
我们研究了自推进粒子与速度反转相互作用的单轴（单轴）排列内的粗粒度流体动力学理论。结合分析和数值延拓技术，我们表明，这个活跃的系统的物理本质上是由反转频率控制。特别是，我们发现，细长的，高密度的，有序的模式，所谓的带，出现通过亚临界分叉从空间均匀的状态。我们的分析进一步揭示了带的相互作用是弱吸引力的，因此，带融合碰撞在类比非平衡成核过程。此外，我们证明了一个重整化的积极的线张力可以分配给稳定的带低于临界反转率，超过这个临界反转率，他们是横向不稳定的。此外，我们还讨论了带的动力学粗化以及在横向不稳定性阈值附近的非线性动力学。总之，减少多粒子系统的动态带提供了一个框架，以了解的影响，出现在自推进粒子系统的非平衡模式的反转频率。在这方面，我们的研究结果构成了有利于微生物学假设的原理证明，即滑杆形细菌的逆转调节在生命周期阶段观察到的各种自组织模式的发生。
2016-09-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium thermodynamics and glassy rheology
机械驱动的玻璃体系和复杂流体表现出丰富的流变行为，需要理论理解和预测建模。这些非平衡系统的一个显著特征是其动态演化的结构无序状态，这决定了它们的流变响应。在这里，我们强调一个最近开发的非平衡热力学框架中的结构状态的特点是不断变化的有效无序温度，可能不同于普通的热温度。每个感兴趣的物理系统的特定属性由一小组粗粒度的内部状态变量及其相关的能量和熵来描述。内部变量的动力学，以及被驱动系统的不同部分之间的能量和熵的流动，决定了连续水平的流变本构律。最后，我们简要介绍了这个框架的几个成功的应用程序。
2013-05-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nonequilibrium mode-coupling theory for dense active systems of self-propelled particles
自推进粒子的主动系统的物理学，在稠密的液体状态的制度，是一个开放的谜的巨大的当前利益，无论是统计物理学，因为这样的系统出现在许多生物背景。我们发展了一个非平衡模式耦合理论（MCT），其中活动包括作为一个色噪声的粒子具有自推进力$f_0$和持续时间$τ_p$。利用推广的MCT和推广的涨落耗散定理，我们计算了活动流体的有效温度$T_{eff}$。系统的非平衡性质通过依赖于时间的$T_{eff}$表现出来，该$T_{eff}$在长时间极限中接近常数，其取决于活性参数$f_0$和$τ_p$。我们发现，从现象学上讲，这个长时间的限制是由一个单一的，被困的活性粒子（STAP）的势能捕获。通过标度分析接近MCT玻璃化转变点，我们表明，$τ_α$，$α$ -弛豫时间，表现为$τ_α\sim f_0^{-2γ}$，其中$γ=1.74$是被动系统的MCT指数。$τ_α$可根据主动力相关性的类型作为$τ_p$的函数增加或减少，但行为始终由相同的指数值$γ$控制。与非平衡MCT数值解的比较以及模拟结果与标度分析吻合得很好。
2017-08-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Perspective: Nonequilibrium glassy dynamics in dense systems of active particles
尽管被指定为活性物质的材料的多样性，但当拥挤和活性竞争时，几乎所有的活性系统都经历一种形式的动态停滞，这让人想起在经历玻璃化转变的胶体和分子流体中观察到的动态停滞。我们提出了一个简短的观点，最近和正在进行的努力，以了解活动如何竞争与其他物理相互作用在密集的系统。我们首先回顾了最近的实验工作，发现了经典的签名的玻璃动力学和有趣的新现象，在大密度的活性材料。我们引入了一个极小模型的自推进粒子之间的竞争粒子间的相互作用，拥挤，和自推进可以非常详细地研究。我们讨论更复杂的模型，包括一些额外的，材料特定的成分。最后，我们对致密活性材料的一些一般观点，建议未来的研究方向，特别是理论工作。
2019-02-22 cond-mat.other cond-mat.soft
Nonequilibrium glass transitions in the spherical $p$-spin model with antisymmetric interactions
本文研究具有反对称相互作用的球面 $p$-自旋模型，发现其玻璃态行为被普遍抑制，并给出了小驱动力下修正的动力学玻璃转变点和爱德华-安德森参数的解析表达式。
2023-08-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Scaling behavior of transient dynamics of vortex-like states in self-propelled particles
本研究揭示自推进粒子系统中涡旋态平均寿命随粒子速度呈普适幂律标度，该标度对噪声具有强鲁棒性，为活性物质瞬态动力学提供了普适规律。
2023-05-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium dynamics and fluctuation-dissipation relation in a sheared fluid
用分子动力学模拟研究了二元Lennard-Jones混合物在简单剪切流中的非平衡动力学行为。研究的温度范围涵盖了液体，过冷和玻璃态，而剪切速率涵盖了线性和非线性的流变学制度。结果可以解释的非平衡，示意模式耦合理论的背景下，最近开发的，这使得该理论适用于广泛的软玻璃材料。首先研究了粘度的行为。在非线性区域，得到强剪切稀化。研究了中间散射函数的标度性质。在这种非平衡状态下，因式分解和时间叠加的标准“模式耦合特性”成立。在剪切流中，波动耗散关系以与理论预测非常相似的方式被违反，允许定义流体的慢模式的有效温度Teff。Teff的温度和剪切速率的依赖性进行了研究，使用密度波动作为一个观察。Teff的可观察的依赖性也进行了研究。许多不同的观测量被发现，导致相同的值Teff，建议几个实验程序来访问Teff。有人提出，大质量的示踪粒子可能起到“有效温度计”的作用。当示踪剂的爱因斯坦频率变得小于流体的弛豫时间的倒数时，非平衡均分定理成立。这最后一个结果提供了强有力的支持Teff的热力学解释，并使它在实验上可以在一个非常直接的方式。
2002-01-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A theory for the dynamics of dense systems of athermal self-propelled particles
我们提出了一个推导最近提出的理论的时间依赖性的密度波动的强相互作用，非热，自推进粒子的定态。推导包括两个步骤。首先，我们从粒子位置和自推进联合分布的运动方程出发，对自推进进行积分。用这种方法，我们得到了一个近似的，多粒子的粒子位置的概率分布的演化方程。其次，我们用这个演化方程来描述稳态密度关联的时间依赖性。我们推导出一个记忆函数表示的密度关联函数，然后我们使用一个因式分解近似获得的记忆函数的近似表达式。在密度关联函数的最后一个运动方程中，活性系统的非平衡特性通过一个新的稳态关联函数的存在而显现出来，该函数量化了粒子速度的空间相关性。该关联函数进入频率项，因此它描述了自推进特性对短时动力学的依赖性。更重要的是，粒子速度的关联函数进入记忆函数的顶点，并通过顶点修正长时间的玻璃态动力学。
2015-12-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
How to Study a Persistent Active Glassy System?
我们探讨玻璃动力学的致密组件的软粒子，是自我推进的主动力量。这些力具有固定的幅度和在时间尺度tau_p（持续时间尺度）上变化的推进方向。这种主动眼镜的数值模拟是计算上的挑战时，动态是由大的持久时间。我们详细描述了最近提出的一个计划，允许一个直接研究的动态在大持久性的时间限制，周围的时间尺度和远高于持久性时间。我们讨论背后的想法，我们称之为活动驱动的动力学，以及它的数值实现。我们确定，我们的处方忠实地再现所有的动力学量在适当的限制τ_p走向无穷大。我们部署的方法来详细探索的统计Eshelby样的塑料事件在稳态动态的密集和间歇性的活性玻璃。
2020-12-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Depinning transition of self-propelled particles
本研究探究自驱动粒子的脱钉转变，揭示活性噪声对转变性质的影响与粒子重定向速率、旋转布朗运动维度的关系，发现不同区域的临界指数与巨扩散现象，成果可推广至相关分岔系统并为活性物质非平衡行为探测提供新思路。
2024-04-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mode-coupling theory for mixtures of athermal self-propelled particles
提出一种针对无热自驱动粒子混合物的透明活性模式耦合理论，通过类比被动欠阻尼MCT策略进行推导，并成功预测了活性布朗准硬球Kob-Andersen混合物的动力学定性特征。
2023-04-18 cond-mat.soft
Defect-Mediated Aggregation and Motility-Induced Phase Separation in Self-Propelled Lattice-Gas Active XY Model
The University of Osaka（大阪大学）
本文提出一种活性XY模型，研究拓扑缺陷在活性物质系统中的作用，通过自推进参数控制粒子运动方向偏置，发现自推进诱导运动诱导相分离，粒子在正涡旋电荷缺陷周围聚集，负电荷缺陷则趋于耗散。
2026-04-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universal properties of repulsive self-propelled particles and attractive driven particles
本文模拟二维单轴各向异性主动布朗粒子，发现其 MIPS 具有长程关联、各向异性构型和特定临界普适类，并与吸引驱动 RDLG 共享这些宏观性质。
2023-11-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Scaling of the glassy dynamics of soft repulsive particles: a mode-coupling approach
我们结合超网状链近似的液态理论和模式耦合理论的玻璃化转变，分析的结构和动力学的软球通过谐波排斥相互作用。我们确定的温度-体积分数相图中的流体玻璃动态转变的轨迹。零温度（硬球）玻璃化转变影响在其附近的有限温度下的动力学。这直接意味着一种形式的动态缩放的平均弛豫时间和量化动态异质性的动态可伸缩性。我们讨论了理论和现有的模拟平衡之间的几个定性的分歧。然而，我们的理论结果是，非常相似的数值计算结果的驱动非热动力学的排斥球，这表明“平均场”模式耦合的方法可能是很好的起点来描述这些非平衡动力学。
2009-12-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium glass transitions in driven and active matter
在致密流体、聚合物或胶体中广泛研究的玻璃化转变对应于控制参数（例如温度或压力）适度变化后平衡传输系数的急剧演变。在许多远离平衡态演化的系统中也发现了类似的现象，如驱动颗粒介质、活性物质和生命物质。虽然许多理论竞相描述在热平衡下的玻璃化转变，但在远离平衡的情况下却知之甚少。在这里，我们解决了一个特定的，但有代表性的，一类玻璃模型中存在的非热驱动力和能量耗散的动态，并表明，动态逮捕可以发生在这些非平衡条件。虽然过渡的位置取决于具体的驱动机制，玻璃态动力学的重要特征是不敏感的细节，这表明一个“有效的”热动力学一般出现在长时间尺度的非平衡系统接近动态逮捕。
2013-02-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium dynamics in an amorphous solid
用软自旋模型研究了非晶态固体的非平衡动力学。我们表明，在玻璃态的老化行为如下修改Kohlrausch-威廉姆斯-瓦茨（KWW）的形式类似于物理学评论快报。{ \bf 95}，055702（2005）中的介电损耗数据。波动耗散定理（FDT）违反的性质也研究了在时间以及相关窗口。
2008-06-05 cond-mat.soft
Number fluctuations distinguish different self-propelling dynamics
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS, FAST（法国国家科学研究中心，FAST）；CNRS, Sorbonne Université, Physicochimie des Electrolytes et Nanosystèmes Interfaciaux（法国国家科学研究中心，索邦大学，界面电解质与纳米系统物理化学）
通过分析数波动N(t)统计，发展出从自推进粒子模型中学习动态参数的理论，区分不同模型的动力学特性。
2026-04-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A particle-field representation unifies paradigms in active matter
活性物质的研究重点是相互作用的自推进粒子之间的涌现行为。看似脱节的范式的统一--排斥盘的主动相分离和自推进棒的集体运动--是当代活性物质的一个重大挑战。受量子-机械波-粒子二象性的启发，我们发展了一种基于光滑连续场表示活动粒子的方法。碰撞动力学的基础上，我们演示了如何分析和数值的非平衡应力之间的自驱动，各向异性的对象，阻碍了观察到的自推进光盘相分离的状态的形成，并促进了取向秩序的出现。除了粒子形状，控制紧急有序状态的对称性的自推进物体的刚性是一个关键参数：不可穿透的，各向异性的棒被发现形成极性，移动集群，而大规模的结构出现软棒，特别是分离的双共存制度。这些结果表明，有序态的对称性不是由相互作用势的对称性决定的，而是活性系统的动力学突现性质。这个统一的理论框架可以代表各种活性系统：活细胞组织，细菌菌落，细胞骨架提取物以及摇动的颗粒介质。
2019-06-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anomalous Temperature Dependence of Heat Capacity During a Cooling-Heating Cycle in Glassy Systems
玻璃体系在冷热循环过程中热容的反常温度依赖性一直是一个难以理解的问题。在实验测量过冷液体热容时所观察到的大部分特征，在这里用一个一般模型作了充分的解释。我们提出的模型是基于景观范式的成功，将β弛豫描述为一组两能级系统，并将α弛豫视为双阱中β弛豫介导的合作跃迁.在加热过程中观察到的热容的异常急剧上升示出有动力学的起源，由于非平衡效应延迟的能量弛豫所造成的。
2003-06-30 cond-mat.soft
Glassy dynamics of crystallite formation: The role of covalent bonds
我们使用广泛的分子动力学模拟研究了模型聚合物中具有竞争结晶和玻璃化转变的塌缩行为的非平衡特征。通过与没有共价键但具有相同的非键相互作用的“胶体”系统的比较，我们发现三个主要结果：（i）当温度T与结晶温度T_{cryst}成比例时，处于平衡微晶相的切球聚合物和胶体具有几乎相同的静态性质;（ii）低于T_{cryst}的非平衡弛豫的定性特征，通过局部结构性质的演变来测量（如接触的数量）向平衡微晶，是相同的聚合物和胶体;和（iii）在远离平衡和接近平衡的系统中，聚合物和胶体微晶中重排的显著定量差异，可以用链连接来理解。这些结果有重要的意义，了解缓慢的松弛过程中崩溃的聚合物，部分折叠，错误折叠，和内在无序的蛋白质。
2011-11-02 cond-mat.soft
Theory and simulation for equilibrium glassy dynamics in cellular Potts model of confluent biological tissue
融合单层中的玻璃态动力学在形态发生、伤口愈合、支气管哮喘和许多其他方面是不可或缺的;因此，这样一个系统的详细理论框架是重要的。顶点模型（VM）模拟提供了至关重要的见解，这种系统的动力学，但他们的非平衡性质，使其难以理论发展。细胞Potts模型（CPM）的汇合单分子层提供了一个替代模型，这类系统具有明确的平衡极限。我们结合CPM的数值模拟和分析研究的基础上最成功的理论之一的平衡玻璃，随机的一阶转变理论，并制定了一个全面的理论框架的合流玻璃系统。我们发现，CPM内的玻璃态动力学是定性相似的VM。我们的研究阐明了几何约束的关键作用，在带来两个不同的制度的动态，作为目标周长$P_0$是不同的。这种不寻常的亚阿留申松弛是由这种系统中的周界约束所产生的独特的相互作用势引起的。在低$P_0$区，系统的脆弱性随$P_0$的增加而降低，而在另一区，系统的动力学与$P_0$无关.刚性过渡，在VM中发现，是不存在的CPM内，这种差异似乎来自前者的非平衡性质。我们表明，CPM捕获的基本现象的玻璃动力学在一个汇合的生物系统，通过比较我们的数值计算结果与现有的实验在不同的系统。
2021-05-27 cond-mat.soft physics.bio-ph
Thermal and Athermal Swarms of Self-Propelled Particles
自推进粒子群表现出复杂的行为，可以从简单的模型中产生，模型参数的微小变化会导致群行为的巨大变化。我们研究了稳态群体形成的自推进莫尔斯粒子在三维使用分子动力学模拟优化GPU。我们发现各种不同的整体形状的群组装自发地和某些莫尔斯潜在的参数共存的结构进行观察。我们报告了一个丰富的“相图”的非热群结构观察到在广泛的相互作用参数。与平衡自组装中形成的结构不同，我们发现形成自推进群的概率可以通过初始条件的选择来偏置。我们研究热噪声如何影响群的形成，并展示了它可以被利用来重新配置一个群到另一个。我们的研究结果验证和扩展以前的观察自推进莫尔斯集群和突出开放的问题，预测理论的非平衡自组装。
2011-12-30 cond-mat.soft nlin.AO physics.comp-ph
Viscosity and effective temperature of an active dense system of self-propelled particles
我们得到一个非平衡理论的一个简单的模型的一般类的活跃的致密系统组成的自推进粒子的自推进力，$f_0$，和持久时间，$τ_p$，他们的运动。我们考虑两种模型的活动，并发现系统的特点是不断变化的有效温度$T_{eff}(τ)$，通过广义波动耗散定理定义。$T_{eff}(τ)$在很短时间内等于平衡温度$τ$，在很长时间内饱和到$T_{eff}=T_{eff}(τ\to\infty)$; $T_{eff}(τ)$达到长时间极限时的过渡时间$t_{trans}$取决于$τ_p$单独和两种模型的$t_{trans}\sim τ_p^{0.85}$。$f_0$随着活性的增加而降低粘度，另一方面，$τ_p$可以根据如何包括活性的细节来增加或降低粘度。然而，作为$T_{eff}$的函数，对于不同的活性模型和$η\sim (T_{eff}-T)^{-γ}$与$γ=1.74$，粘度显示出相同的行为。我们的理论与实验数据相比，给出了合理的协议，并与不同系统的几个实验是一致的。
2018-03-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Disordered collective motion in dense assemblies of persistent particles
我们探讨了无序的非热活性物质的非平衡集体运动的出现时，持续运动和拥挤效应的竞争，使用模拟的二维模型的大小多分散的自推进粒子。与单分散系统形成鲜明对比，我们发现多分散性可以在任意大的持续时间内稳定均匀的活性液体，其特征是显着的速度相关性和不规则的湍流。对于所有的持久性值，活性流体在大密度下经历非平衡玻璃化转变。这是伴随着集体运动，其性质从近平衡的空间异质动态小持久性，持久性大时，一个质的不同的间歇性动态演变。后一种状态涉及相关位移场的复杂时间演化
2022-06-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active elastic dimers: self-propulsion and current reversal on a featureless track
我们提出了一个布朗尺蠖模型的自我推进的弹性二聚体在没有外部潜力。非平衡噪声与拉伸相关阻尼一起形成推进机制。我们的模型连接了三个关键的非平衡特征--位置-速度相关性、非零平均内力和漂移速度。我们的分析结果，包括惊人的电流反转，比较非常好的数值模拟。该模型结合了DNA解旋酶、振动表面上的极杆、爬行角膜细胞和肌球蛋白VI的推进机制。我们建议实验实现和测试的模型。
2007-08-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Nonequilibrium dynamical structure of a dilute suspension of active particles in a viscoelastic fluid
在这项工作中，我们研究了线性粘弹性流体中的活性颗粒的稀悬浮液的数密度波动的动力学。我们提出了一个模型的活性粒子的频率依赖性的扩散系数，它捕获的效果，旋转扩散的持久性，他们的自我推进的运动和介质的粘弹性。利用脉动流体力学，推导了主动悬架的线性化方程，并由此计算了其动态结构因子和相应的中间散射函数。对于一个麦克斯韦型流变模型，我们发现一个复杂的依赖这些功能上的参数，表征的粘弹性的溶剂和活性的颗粒，这可以显着偏离那些被动颗粒的惰性悬浮液和主动悬浮液在牛顿溶剂。特别是，在某些区域的参数空间中，我们发现在某些波数的中间散射函数的振荡的出现，这代表的标志的非平衡粒子活动的动态结构的悬浮液，也编码的介质的粘弹性。
2022-06-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamic Phases of Active Matter Systems with Quenched Disorder
在由淬火无序驱动的系统中，滑动态内的脱钉和非平衡跃迁出现在很宽的尺度范围内，从纳米尺度的原子摩擦、中尺度的II型超导体中的通量运动、微尺度的无序介质中的胶体运动以及地质长度尺度的板块构造。在这里，我们表明，活性物质或自推进粒子与淬火无序下的外部驱动器的相互作用代表了一类新的系统，也可以表现出钉扎脱钉现象，塑性流动相，和非平衡滑动过渡，与不同的形态和速度-力曲线签名。当与衬底的相互作用很强时，形成均匀的钉扎液相，其塑性地脱钉成均匀的无序相，然后动态地首先转变成与钉扎液体共存的移动条纹，然后在较高驱动下转变成移动相分离状态。我们数值映射所得到的动力学相图作为外部驱动器，基板相互作用强度和自推进相关长度的函数。这些阶段可以观察到活性物质通过随机无序移动。我们的研究结果表明，内在非平衡系统可以表现出额外的非平衡转变时，受到外部驱动。
2016-10-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Theory of Aging in Structural Glasses
将过冷液体动力学的无规一级相变理论推广到非平衡结构玻璃中的老化现象。重新制定的“熵液滴”的想法，在图书馆的本地能源景观的介绍，以统一的方式对待的过冷液体（再现早期的结果）和玻璃态。由此产生的微观老化理论与Nayaranaswamy-Moynihan-Tool非线性松弛形式主义和Hodge-Scherer外推的亚当-吉布斯公式，但偏离这两种方法的预测和实验结果是一致的。玻璃弛豫的非线性被证明与液体脆性定量相关。解释了在淬火玻璃中观察到的弛豫的残余非阿克里乌斯温度依赖性。定量地预测了非平衡玻璃弛豫谱随温度降低而变宽的现象。该理论导致预测的空间波动虚构的温度在长时间的玻璃态，其中有非高斯统计。这可以在深度猝灭后引起系统中的“超慢”弛豫。
2004-04-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Inertial Effects on the Stress Generation of Active Fluids
悬浮的自推进机构产生一个独特的机械应力，由于他们的运动，影响他们的大规模集体行为。微泳者悬浮在流体中的粒子惯性可以忽略不计，我们已经表明，维里的“游泳应力”是一个有用的量来理解的流变学和非平衡行为的活性软物质系统。对于像鱼类这样的大型自走生物，目前还不清楚颗粒惯性如何影响它们的压力产生和集体运动。在这里，我们分析了有限的粒子惯性对机械压力（或应力）所产生的悬浮液的自推进机构的影响。我们发现，所有规模的游泳运动员产生一个独特的“游泳压力”和“雷诺应力”，影响他们的集体运动。我们发现，粒子惯性起着类似的作用，限制在过阻尼主动布朗系统，减少游泳者的运行长度减少游泳应力，影响相行为。尽管游动应力和雷诺应力随粒子惯性的大小而单独变化，但两者的贡献之和与粒子惯性无关。这指出了在非平衡系统的计算机模拟中计算应力时的一个重要概念--雷诺应力和维里应力都必须计算以获得系统产生的总应力。
2017-09-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Density-Independent transient caging in the high-density phase of motility-induced phase separation
Tokyo University of Science（东京科学大学）
研究发现高密度相中粒子移动存在瞬时笼状效应，揭示了运动诱导相分离与非平衡冻结之间的联系。
2026-02-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microscopic theory of the glassy dynamics of passive and active network materials
玻璃态动力学的签名已被实验确定为丰富的各种材料，其中分子网络提供刚性。在这里，我们提出了一个理论框架来研究被动和主动网络材料的玻璃化行为。我们构建了一个通用的微观网络模型，该模型结合了单个细丝的非线性弹性和拥挤引起的空间位阻约束。基于结构玻璃形成液体和随机场伊辛磁体之间的建设性类比使用异质自洽声子方法实现，我们的计划提供了一个微观的方法来确定失配表面张力和构型熵，竞争确定的障碍内的随机一阶跃迁理论的结构重排从本地能量最小值逃逸。该模型概括了交联对无机网络玻璃形成体脆性的影响。对于活跃的网络材料，映射，其相关的玻璃特性的网络结构和非平衡运动过程的属性，显示捕捉几个关键的实验观察活细胞的细胞骨架：高度连接的紧张网络表现为强大的玻璃形成;激烈的运动动作促进重构。事实上，我们的模型假设一个负的运动易感性预测后者表明，平均而言，在活细胞中的机动过程抵抗施加的机械负荷。我们的计算还确定了一个spinodal点，同时失配惩罚消失，无定形包装的机械稳定性消失。
2012-08-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Hyperuniform density fluctuations and diverging dynamic correlations in periodically driven colloidal suspensions
颗粒不可逆性的出现在周期性驱动的胶体悬浮液已被解释为导致从非平衡相变到吸收状态或从颗粒轨迹的混沌性质。使用一个简单的模型的驱动悬浮液，我们表明，非平衡相变是伴随着超均匀的静态密度波动附近的过渡，在那里我们也观察到强大的动态不均匀性，让人想起在玻璃材料中的动态。我们发现，单粒子动力学成为间歇性和强烈的非菲克，集体动力学成为空间相关的不同的长度尺度。我们的研究结果表明，这两个理论上的dupi可以实验区分使用粒子分辨测量标准的静态和动态观测。
2015-04-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Glass Transition in Mixtures of Active-Passive Particles
本文发展了一种模式耦合理论（MCT）来研究单分散的主动-被动硬球颗粒混合物的非平衡玻璃化转变行为。的MCT方程清楚地表明，玻璃化转变被转移到更高的值的总体积分数时，掺杂的被动系统与活性粒子。有趣的是，我们发现，玻璃化转变点可能会显示出非单调依赖于有效扩散的活性成分，表明一个非平凡类型的活动诱导再入行为。基于非遍历参数的分析表明，在小活动的玻璃态是由于笼效应，而在高活动可能是由于活动诱导的动态聚类。
2015-06-09 cond-mat.soft physics.chem-ph
Dynamics of Janus motors with microscopically reversible kinetics
具有化学活性和非活性半球的Janus马达只能在非平衡条件下工作，其中细致平衡被建立非平衡状态的化学物质通量打破。本文建立了一个微观模型，描述了Janus电动机表面上的可逆反应碰撞，并证明了该模型满足细致平衡。该模型被用来研究Janus粒子反应动力学系统在平衡的广义化学速率定律，包括时间依赖性的速率系数与幂律行为被证明是描述反应速率。在保持Janus催化半球上的可逆反应的同时，控制化学亲和力的化学物质的通量将系统驱动到非平衡稳态。自推进Janus电机在这个非平衡稳态的统计特性进行了研究，并与波动热力学理论的预测进行了比较。该模型具有实用性超出了这里提出的例子，因为它允许一个探索的各个方面的非平衡波动系统中的自扩散电泳电机从微观的角度来看。
2018-03-13 cond-mat.soft
Non-dissipative effects in nonequilibrium systems
研究活动参数的作用和时间对称路径变量的性质构成了非平衡物理学的重要组成部分，所以我们认为。相关的变量是停留时间和不同国家之间的无向交通。参数是反应性、逃逸率和可接近性，以及它们如何可能依赖于强加的驾驶。所有这些都是对统计力量、反应和波动的狂热贡献，即使在远离平衡的静态分布中也是如此。由于这些时间对称的方面可以独立于熵的产生而变化，我们称由此产生的效应为非耗散的，在传统上直到最近才被统计力学包括在内的非平衡特征中排名。这些效应可能与局部化有关，例如在负微分电导率中，在堵塞或玻璃状行为中或在热化的减缓中。活动可以决定物理流偏离平衡的方向，而定态分布的性质，包括它的粒子数反转，并不像平衡时那样由能量熵含量决定。非耗散效应的普遍存在和理论思考中的狂热贡献，促使人们对平衡之外的统计力量有了更可操作的理解，而平衡之外的统计力量似乎提供了这样一种频率计量法。
2017-07-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.ed-ph
Collective motion and nonequilibrium cluster formation in colonies of gliding bacteria
我们在实验中的细胞运动的特点，并表明，过渡到集体运动的滑翔细菌细胞局限于一个单层的殖民地出现通过组织的细胞成更大的移动集群。集体运动的非平衡团簇形成检测的临界细胞包装分数约17%。这种转变的特点是无标度的幂律团簇尺寸分布，与指数$0.88\pm0.07$，并出现巨大的数字波动。我们的研究结果是在定量协议与模拟自推进棒。这表明细菌的自推进和细菌的杆状的相互作用足以诱导集体运动。
2013-02-01 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Active Particles in Complex and Crowded Environments
与被动布朗粒子不同，主动粒子，也称为自推进布朗粒子或微泳者和纳米泳者，能够从其环境中吸收能量并将其转化为定向运动。由于这种能量的不断流动，它们的行为只能在非平衡物理学的框架内解释和理解。在生物学领域，许多细胞进行定向运动，例如，作为一种浏览营养物质或避免毒素的方式。受这些能动微生物的启发，研究人员一直在开发基于不同机制具有类似游泳行为的人造颗粒;这些人造微型和纳米机器作为医疗保健，可持续性和安全应用的自主代理人具有巨大潜力。重点关注自推进布朗粒子与拥挤和复杂环境相互作用的基本物理特征，这篇全面的综述将使读者处于该领域的最前沿，通过其基本原理，人工自推进微和纳米粒子的发展，以及它们在非平衡现象研究中的应用，以及该领域目前面临的公开挑战。
2016-12-29 cond-mat.soft
Free chiral self-propelled robots compared to active Brownian circle swimmers
Institut für Theoretische Physik, Universität Innsbruck（因斯布鲁克大学理论物理研究所）；The Raymond and Beverley School of Chemistry, Tel Aviv University（特拉维夫大学雷蒙德和贝弗利化学学院）
研究通过视频追踪分析自由手性六边形机器人运动，对比理论预测，发现其位移和散射函数与ABC模型一致，但短时间行为存在偏差，表明过阻尼兰格汉斯方程模型在低翻译噪声下有效。
2026-04-07 cond-mat.soft
Nonequilibrium equation of state in suspensions of active colloids
活性胶体是一类新型材料，由胶体尺度的颗粒组成，这些颗粒将化学能局部转化为运动性，模仿微生物。远离平衡发展，这些系统显示结构组织和动力学性质不同于热化胶体组件。收获的潜力，这类新的系统需要一个概念框架来描述这些本质上非平衡系统的发展。我们使用沉降实验来探测二维组装的活性Janus微球的非平衡状态方程，并进行计算机模拟的自走硬盘模型。自我推进深刻地影响了状态方程，但这些变化可以用平衡概念来合理化。我们表明，活性胶体的行为，在稀极限，作为一个理想气体与活性依赖的有效温度。在有限密度下，增加活性类似于增加平衡颗粒之间的粘附力。我们量化这种有效的粘附力，并获得一个独特的比例关系的活动和有效的粘附力在实验和模拟。我们的研究结果提供了一个新的和有效的方式来了解新的阶段的物质在活跃的胶体悬浮液的出现。
2014-11-26 cond-mat.soft
Depinning and nonequilibrium dynamic phases of particle assemblies driven over random and ordered substrates: a review
我们回顾了在随机或周期性衬底上驱动的集体相互作用粒子系统的脱钉和非平衡相。这种类型的系统与II型超导体中的涡旋、滑动电荷密度波、电子晶体、胶体、条纹和图案形成系统以及skyrmions有关，并且还可能与干扰、玻璃行为和活性物质有关。这些系统是理想的探索表征瞬态和稳态非平衡流相以及不同的动态相之间的非平衡相变，类似于不同的平衡态之间的相变更广泛的问题。我们讨论了弹性和塑性脱钉随机基板和不同类型的非平衡相，产生的速度-力曲线，波动谱，标度关系，和本地或全球的粒子排序的功能。我们描述了这些量如何根据尺寸，各向异性，无序强度和滞后的存在而变化。在移动相，我们讨论从液态到动态有序的移动晶体，近晶，或nanostates状态的过渡。具有周期或准周期衬底的系统在混沌相和相干相之间的运动状态中可以具有多个非平衡转变，并且可以表现出滞后。我们还讨论了竞争排斥和吸引力的相互作用，经过动态过渡到条纹和其他复杂的形态时，驱动随机基板的系统。在整个这项工作中，我们强调开放的问题和未来的方向，如吸收相变，非平衡工作关系，惯性，非耗散动力学的作用，如马格努斯效应，以及如何将这些结果可以扩展到更广泛的问题，在晶体，非晶态固体的塑性，和干扰现象。
2016-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Active Inhomogeneous Mode-Coupling Theory (aIMCT) for Dense Systems of Self-Propelled Particles
本文提出主动非均匀模耦合理论（aIMCT），揭示活性玻璃中动态非均匀性的非平凡行为源于一种新的非平衡效应，并解释了其与弛豫动力学不同的标度行为。
2024-10-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Viscoelastic active diffusion governed by nonequilibrium fractional Langevin equations: underdamped dynamics and ergodicity breaking
研究非平衡分数阶朗之万方程的主动动力学与遍历性破缺，发现主动噪声与长时黏弹性记忆效应的相互作用导致复杂非平衡动力学，系统在恢复遍历性前存在长期破缺状态。
2023-09-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical density functional theory for "dry" and "wet" active matter
在过去的50年里，平衡态密度泛函理论（DFT）已经被证明是一个强大的，通用的和预测的经典粒子的静力学和结构的方法。该理论可以推广到完全过阻尼布朗胶体粒子的非平衡动力学，进而发展为所谓的动力学密度泛函理论（DDFT）。DDFT的成功使其成为活性物质的第一性原理描述的一个有希望的候选者。在本讲座中，我们将首先概括经典的DDFT被动胶体颗粒通常由Smoluchowski方程描述。从Smoluchowski方程的DDFT的基本推导后，我们讨论了定向自由度和被动粒子的流体动力学相互作用的效果。这为我们将DDFT推广到活性物质提供了一个理想的位置。特别是，我们区分"干活性物质"，这是由自推进的颗粒，不包含周围溶剂的流体动力学流动效应和"湿活性物质"，其中所产生的流体动力学流场的microswimmer考虑。对于后者，DDFT是一种工具，它统一了热波动，直接粒子相互作用，外部驱动场和流体动力学效应所产生的内部自推进区分"推"和"拉"。一些最近的应用程序进行了讨论，包括短暂的集群的自推进杆和自发形成的流体动力泵在封闭的microswimmer。
2021-02-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Aging and rejuvenation of active matter under topological constraints
主动的、自运动的粒子与拓扑约束的耦合可以产生新的非平衡动力学模式，这种模式缺乏任何被动的对应物。在这里，我们研究的行为自推进杆局限于一个紧凑的球形流形的布朗动力学模拟。我们建立的状态图，并发现，在足够高的密度短的活性棒表现出玻璃化转变的无序状态，其特征在于持续的自旋转运动。通过周期性地熔化和再生球形旋转玻璃，我们观察到了时间依赖性老化和再生物理学的清晰特征。我们量化的关键作用，在这些非平衡过程中的活动，并合理化的老化动力学方面的吸收状态过渡到一个更稳定的活性玻璃态。我们的研究结果表明，被动玻璃现象学的概念如何可以结转到领域的活性物质，以及如何拓扑结构可以丰富集体时空动态固有的非平衡系统。
2018-08-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Growing length and time scales in activity-mediated glassy dynamics in confluent cell monolayers
该研究结合 active Vertex 模型模拟与 MCT，分析活性自推进对融合细胞单层玻璃化转变的作用，并首次通过有限尺寸标度得到动力学长度 $ξ_d$ 与弛豫时间的幂律关系。
2025-05-09 cond-mat.soft physics.bio-ph
Shear Induced Orientational Ordering in Active Glass
自推进粒子的密集集合体，也被称为活性或活性玻璃，在我们周围比比皆是，覆盖不同的长度和时间尺度：从细胞质到组织，从细菌生物膜到交通堵塞，从Janus胶体到动物群。由于结构上的无序和强烈的非平衡性，这些系统表现出了迷人的动力学和力学性质。利用广泛的分子动力学模拟和一些不同的动力学和力学序参量，我们区分了剪切模型活性玻璃体系中的三种动力学稳态：（a）无序相，（b）推进诱导有序相，和（c）剪切诱导有序相。我们补充这些观察与分析理论的基础上onan有效的单粒子福克-普朗克描述合理化的存在的新的剪切诱导取向有序行为在我们的模型活性玻璃体系，没有explicitaligning相互作用，例如Vicsek型。这种有序现象发生在大的持续时间限制，并可能只通过施加稳定的剪切。使用Fokker-Planck假设，我们可以在没有任何拟合参数的情况下对单个粒子位置和方向的联合分布进行可检验的预测。这些预测与直接数值模拟测量的联合分布相吻合。我们的研究结果对于探索致密活性胶体和堵塞的活性颗粒物质体系的流变学响应的实验是相关的。
2021-01-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic theory of wetting by active particles
Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics, University of Cambridge（剑桥大学应用数学与理论物理系）；Yusuf Hamied Department of Chemistry, University of Cambridge（剑桥大学尤素福·哈米德化学系）
通过活性晶格气体模型，在流体动力学极限下精确表征活性粒子在屏障上的积累，发现其与平衡润湿的临界转变相似，但存在自发棘轮效应等非平衡特征。
2026-06-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shear-Transformation-Zone Theory of Linear Glassy Dynamics
我们提出了一个线性化的剪切转变区（STZ）理论的玻璃动力学中，内部STZ过渡率的特点是广泛分布的激活障碍。对于缓慢老化或完全老化的系统，势垒高度分布的主要特征由有效温度和构型自由度的其他近平衡性质决定。我们的理论解释了在结构玻璃和软玻璃材料如胶体悬浮液中观察到的宽范围的弛豫速率。我们发现，频率相关的损耗模量不只是麦克斯韦模式的叠加。相反，它表现出一个$α$峰附近的粘性弛豫速率上升，几乎堵塞，玻璃状系统，延伸到更高的频率，根据实验观察。我们也用这个理论来计算一段时间的大，持续变形，然后突然卸载后的应变恢复。我们发现，应变恢复是由初始势垒高度分布的一部分，但真正的结构老化也发生在这个过程中，并确定系统的响应随后的扰动。特别是，我们发现，通过与实验数据的比较，初始变形产生一个高度无序的状态与大量的低激活障碍，这种状态的松弛迅速向一个分布为主的近平衡分析预测的高障碍。障碍高度分布的非平衡动力学是本文提出和未解决的问题中最重要的。
2011-01-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
