Escape Kinetics of Self-Propelled Janus Particles from a Cavity: Numerical Simulations
我们数值研究了椭圆Janus粒子从具有反射壁的二维狭窄腔中的逃逸动力学。Janus粒子的自推进速度沿着它们的长轴（长轴）或短轴（扁轴）。我们发现，平均出口时间是非常敏感的腔的几何形状，粒子的形状和自推进强度。当自推进长度等于空泡尺寸时，平均出口时间最小。我们还发现最佳的平均逃逸时间作为自推进速度，平移扩散和颗粒形状的函数。因此，可以实现通道中Janus粒子的有效传输控制机制。
2014-08-09 cond-mat.soft physics.bio-ph
Activated escape of a self-propelled particle from a metastable state
研究了噪声驱动下的活动布朗粒子（ABPs）和翻滚粒子（RTPs）从束缚势中的逃逸。在小噪声极限下，我们给出了逃逸率在任意维变分问题中的精确表达式。对于一维的RTPs，我们得到了一个显式的解决方案，包括第一次领导的修正。在两个维度上，我们解决了RTPs和ABPs从二次井的逃逸问题。与平衡问题相反，我们发现逃逸率明显取决于势垒的完整形状，而不仅仅是它的高度。这导致了许多不寻常的行为。例如，当一个粒子被困在两个势垒之间时，它可能会优先从较高的势垒中逃逸。此外，随着自推进速度的变化，逃生路线可以不连续地从一个障碍切换到另一个障碍，导致动态相变。
2019-06-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Activity-assisted barrier-crossing of self-propelled colloids over parallel microgrooves
我们报告了一个系统的研究自推进粒子（SPPs）的动力学在一维周期性的潜在景观，这是制作在微槽图案化的聚二甲基硅氧烷（PDMS）基板。从测量的非平衡概率密度函数的表面等离子体，我们发现，逃逸动力学的慢旋转的表面等离子体的整个潜在的景观可以描述的有效潜力，一旦自推进力被纳入潜在的固定角近似。这项工作表明，平行的微槽提供了一个通用的平台，定量的了解之间的相互作用的自推进力，空间限制的潜在景观，和热噪声，以及其对活动辅助逃逸动力学和运输的SPP的影响。
2022-12-29 cond-mat.soft
Escape rate of active particles in the effective equilibrium approach
布朗粒子越过势垒的逃逸率由克拉默斯理论精确地描述。由于布朗粒子固有的非平衡性质，一直缺乏明确考虑布朗粒子活性的定量理论。使用有效平衡方法[Farage等人，物理评论E 91，042310（2015）]，我们研究了活性粒子越过势垒的逃逸率，并将我们的分析结果与来自色噪声朗之万方程的直接数值模拟的数据进行了比较。有效的平衡方法产生一个有效的潜在的，当被用作输入到Kramers速率理论，提供与模拟数据非常一致的结果。
2016-11-11 cond-mat.soft
Escape of an Active Ring from an Attractive Surface: Behaving Like a Self-Propelled Brownian Particle
本研究通过布朗动力学模拟探究柔性活性环从吸引表面的逃逸行为，发现两种逃逸机制，揭示活性、持续时间、势垒形状及推进力偏置对逃逸的影响，证明该体系可等效为自驱动布朗粒子模型。
2024-08-20 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Pair Interaction of Catalytically Active Colloids: From Assembly to Escape
报道了两种自推进胶体的动力学和运动轨迹。胶体的自主运动是由于在其表面上不对称地发生的催化化学反应，该反应在颗粒周围产生相互作用的溶质的浓度梯度并驱动颗粒推进。我们考虑两个球形粒子与对称的催化帽延伸超过当地的极角$θ^1_{cap}$和$θ^2_{cap}$从中心的活动部门，否则静止的流体。采用解析-数值相结合的方法求解Stokes流型下的耦合传质方程和流体力学方程。随后的胶体对轨迹由反应覆盖率$θ^j_{cap}$和它们相对于彼此的初始相对取向控制。我们的分析表明两种可能的情况下对催化自推进粒子的轨迹：要么粒子的方法，接触和组装或他们相互作用，远离对方（逃逸）。对于任意运动的胶体，它被发现，粒子的旋转方向是决定逃逸或组装的情况下的关键因素。基于分析，绘制了作为活性覆盖率和它们的初始相对取向的函数的催化活性颗粒的成对轨迹的相图。我们相信这项研究对阐明自泳自推进胶体的集体行为具有重要意义。
2015-10-11 cond-mat.soft
Tailoring the escape rate of a Brownian particle by combining a vortex flow with a magnetic field
一个热激活的布朗粒子在单位时间内越过势阱逃逸的概率一般由Kramers理论很好地描述。Kramers表明，逃逸时间随势垒高度的增加而呈指数下降。当粒子带电并受到外部磁场的洛伦兹力时，动力学就会减慢。这是显而易见的，通过重新调整的扩散系数进入作为一个前因子的Kramers逃逸率没有任何影响的势垒高度依赖的指数。在这里，我们表明，势垒高度可以有效地改变时，带电粒子受到外部涡流。虽然单独的外部涡流不影响颗粒的平均逃逸时间，但当与磁场结合时，它有效地将波动颗粒径向向外或向内推动，这取决于其相对于磁场的符号。特别地，通过调整外部涡旋和所施加的磁场的符号和大小，可以将粒子逃逸的有效电势改变为平坦的、稳定的和不稳定的电势。值得注意的是，最后一种情况对应于增强的逃逸动力学。
2023-01-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of self-propelled tracer particles inside a polymer network
示踪剂颗粒通过网状环境如生物水凝胶和聚合物基质的运输在自然界中是普遍存在的。这些示踪剂可以是被动的，例如胶体或主动的（自推进的），例如合成纳米马达或细菌。原则上，计算机模拟在探索示踪粒子通过网状环境的主动（自推进）运输机制方面应该是非常有用的。因此，我们在金刚石晶格上构建了一个聚合物网络，并使用计算机模拟来研究网络内部球形自推进粒子的动力学。我们的主要目标是阐明作为示踪剂的大小和刚度的聚合物网络的函数的示踪剂粒子的动力学的自推进的效果。我们计算的时间平均均方位移（MSD）和范霍夫相关的示踪剂。一方面，对于较大的粘性粒子，网络粒子的束缚作用胜过了自推进作用的逃逸作用;这导致中间时间亚扩散。另一方面，较小的示踪剂或具有高自推进速度的示踪剂可以很容易地逃离笼子并表现出中间时间的超扩散。网络越硬，示踪剂的动力学越慢，并且较大的示踪剂表现出更长的中间时间超扩散，因为持续时间按$\sim σ^3$标度，其中$σ$是示踪剂的直径。在中间时间，非高斯性是更明显的活动示踪剂。在很长一段时间内，示踪剂的动力学，如果被动或弱主动，成为高斯和扩散，但保持平坦的示踪剂具有高的自推进，占其看似不受限制的运动在网络内。
2022-12-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polymer escape from a confining potential
逃逸率的聚合物从一个二维的限制势阱已被评估使用自避免以及不同长度的理想链表示，高达80珠。利用路径积分超动力学方法计算了长时间尺度的朗之万轨道，以评估逃逸率。最小值被发现在自避免聚合物的中间长度的速率，而逃逸率单调降低与理想聚合物的聚合物长度。长的，自避免聚合物的速率的增加归因于拥挤的势阱，这降低了自由能逃逸势垒。以质心为自变量得到的有效势曲线用热力学平均法和Kramers速率理论估算逃逸速率。虽然这种方法很好地再现了定性特征，但它显著高估了速率，特别是对于较长的聚合物。其原因是通过使用回转半径以及质心作为控制变量构建二维有效能量表面来说明的。这表明，仅使用质心的过渡态划分表面的描述不能将系统限制在对应于自由能垒的区域，并且聚合物越长，该问题变得越明显。聚合物逃逸的过渡态的正确定义需要考虑聚合物的形状以及位置。
2015-03-26 cond-mat.soft
Depinning and activated motion of chiral self-propelled robots
本研究通过实验、模拟与解析方法，揭示了恒速拉动手性自驱动机器人时的旋转脱钉转变与蠕变现象，建立无拟合参数的自对齐粒子模型，为手性活性物质研究提供了理想的模型系统。
2025-06-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective behavior of penetrable self-propelled rods in two dimensions
自推进粒子的集体行为在运动性测定中在微尺度上观察到游泳者如精子和细菌以及蛋白质细丝。这类系统的性质既取决于它们的维数，也取决于它们粒子之间的相互作用。我们引入了一个二维自推进杆模型，该模型通过分离位移的伦纳德-琼斯势相互作用。由于有限的势垒，棒能够交叉。这个模型使我们能够有效地模拟系统的自推进杆，有效地在二维移动，但偶尔可以逃脱到第三维，以通过对方。我们的准二维自推进粒子描述了一类活跃的系统，其中包括microswimmer靠近墙壁和细丝推进基板上。利用蒙特卡罗模拟，我们首先确定了被动棒的各向同性相变。使用布朗动力学模拟，我们的特点团簇形成的自推进棒作为一个功能的推进强度，噪音，和能量障碍。与具有无限势垒的棒相反，推进强度的增加不仅有利于对准，而且有效地降低了阻止棒交叉的势垒。因此，我们找到了一个集群窗口，在中等推进强度的最大集群大小。
2014-01-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Escape dynamics of active particles in multistable potentials
罕见的长寿命亚稳态之间的转变是各种物理，化学和生物过程的基础。过渡态理论的发展推动了我们对反应机理的定量理解。特别是，Kramers开发的动态框架标志着该领域的一个杰出的里程碑。然而，它的预测不适用于由非保守力或相关噪声历史驱动的系统。这类系统的一个重要类别是活性粒子，在生物学和纳米技术中都很突出。在这里，我们将二氧化硅纳米粒子捕获在一个负电势中。为了模拟一个活跃的粒子，我们将粒子置于一个模拟自我推进的工程外力下。研究了活性粒子在亚稳态之间的跃迁速率随摩擦力和主动力关联时间的变化。我们的实验揭示了存在一个最佳的相关时间的过渡率最大化。这本小说\emph{active turnover}让人想起了著名的克莱默斯营业额，尽管其根本不同的起源。我们的观察定量支持的一维模型的理论分析。除了提供了一个更深层次的理解的逃逸动力学的活性粒子在多稳态电位，我们的工作建立了一个新的，多功能的实验平台，研究粒子动力学在非平衡设置。
2020-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Escape Dynamics in an Anisotropically Driven Brownian Magneto-System
布朗粒子越过势垒的热激活逃逸在克拉默斯理论中是很好理解的。当受到外部磁场时，洛伦兹力通过重新调整扩散系数来减慢逃逸动力学，而不影响对势垒高度的指数依赖性。本文研究了带电布朗粒子在外加磁场的洛伦兹力作用下从二维截断谐振势中逃逸的动力学。通过使粒子受到沿不同空间方向具有不同强度的噪声的各向异性驱动。我们表明，逃逸时间可以在很大程度上调谐的各向异性驱动。虽然由于两种不同的噪声，逃逸过程变得各向异性，但在大磁场的限制下，空间对称性得以恢复。这归因于洛伦兹力引起的空间自由度之间的耦合，这使得两个噪声之间的差异在高磁场下无关。布朗动力学模拟验证了理论预测。原则上，我们的预测可以通过在磁场中使用布朗回转器的实验来检验。
2022-04-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Activated barrier crossing dynamics of a Janus particle carrying cargo
我们数值研究的逃逸动力学的自推进Janus粒子，携带货物，从亚稳态。我们假设货物是通过一个弹性的谐波弹簧附着在Janus粒子上的。我们考虑到速度场的影响，在流体中创建由于二聚体的组件的运动，通过考虑空间相关的扩散张量（Oseen张量）。我们的模拟结果表明，势垒跨越事件和转动弛豫过程之间的同步可以在很大程度上提高逃逸率。此外，Janus粒子的承载能力在很大程度上受其旋转动力学和自推进速度控制。此外，流体动力学的相互作用，显着，提高了Janus货物二聚体的逃逸率。逃逸动力学的最重要的功能已被证明是基于分析参数。
2018-12-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transition State Theory Approach to Polymer Escape from a One Dimensional Potential Well
利用过渡态理论计算了理想珠弹簧聚合物在对称双势阱中的逃逸率，并与直接动力学模拟的结果进行了比较。最小能量路径的转变变得平坦和动力学扩散的长聚合物，使Kramers-Langer估计差。然而，TST与动态校正的基础上开始在过渡态的短时间的轨迹给出速率常数的估计，同意在一个因素内的两个与分子动力学模拟，在广泛的珠耦合常数和聚合物长度。TST方法所需的计算量不依赖于逃逸率，并且比分子动力学模拟所需的计算量小得多。
2015-05-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Active Brownian particles and run-and-tumble particles separate inside a maze
各种各样的天然和人造自推进颗粒是已知的，并且现今被使用。其中，活性布朗粒子（ABPs）和翻滚粒子（RTPs）是两类重要的粒子。我们数值研究非相互作用的ABPs和RTPs强烈局限于不同的迷宫几何形状在两个维度。我们证明，仅通过几何限制，ABPs是可分离的RTPs。通过研究具有嵌套壳的Matryoshka类迷宫，我们发现圆形迷宫具有最佳的过滤效率。平均首次通过时间的结果表明，ABPs从迷宫中心逃逸更快，而RTPs更容易从边缘到达中心。根据我们的模拟和速率理论，我们开发的，ABPs在稳定状态下积累在最外层区域的Matryoshka样迷宫，而RTPs占据所有位置的迷宫内几乎相同的概率。这些结果提出了一种新的技术，通过设计适当的限制几何形状，而不使用化学或生物制剂，用于分离不同类型的自推进粒子。
2016-11-01 cond-mat.soft
Kramers rate theory of ionization and dissociation of bound states
到目前为止，计算束缚态（如经典双原子分子）的微观解离速率一直很困难。问题在于，标准理论需要一个能垒，束缚的粒子（或状态）越过这个能垒就能逃逸到较好的低能态。当造成势垒的长程排斥力不存在或被屏蔽（如库珀对、电离等离子体或生物分子复合物）时，情况就不是这样了。我们解决了这个经典的问题，占熵记忆在微观层面上。该理论预测的解离率为任意电位，并成功地测试了等离子体的例子，在那里它产生的电离在太阳的核心与实验非常吻合的估计。在生物学中，新理论解释了受体-配体动力学和蛋白质聚集中的拥挤现象。
2012-02-15 astro-ph.SR cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of a spherical self-propelled tracer in a polymeric medium: interplay of self-propulsion, stickiness, and crowding
我们采用计算机模拟研究的动态自推进的球形示踪粒子在粘弹性介质中，由一个长的聚合物链。在这里，粘弹性，粘性和活动（自推进）之间的相互作用带来了额外的复杂性示踪剂动力学。模拟结果表明，随着示踪粒子与聚合物微球的粘附力的增加，示踪粒子的动力学随其粘附在聚合物微球上而减慢，并随其移动，但随着自推进速度的增加，动力学增强.在增加粘性以及活性的情况下，非高斯参数（NGP）表现出非单调行为，这也显示在van-Hove函数的重新缩放的自身部分中。由于增强的结合事件和示踪剂随着链的粘性增加的粘性运动，导致非高斯性。另一方面，随着活性的增加，最初非高斯性随着示踪剂移动通过非均相聚合物环境而增加，但对于更高的活性，逃逸导致负NGP。粘性越大，被动示踪粒子的捕获时间分布越宽，并且有较长的拖尾。另一方面，对于给定的粘性，随着自推进力的增加，其变得更窄并且具有短的尾部。我们相信，我们目前的模拟研究将有助于阐明在粘弹性介质中的活动驱动探头的复杂运动。
2022-12-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Correlated escape of active particles across a potential barrier
我们研究了双势阱中一维活性粒子的动力学行为，重点研究了系统的逃逸特性，如从势阱中的平均逃逸时间。我们首先考虑一个单一的粒子在近和远从平衡制度，通过改变的持续时间的主动力和游泳速度。一个非单调行为的平均逃逸时间观察到的活动的持续时间，揭示了存在一个最佳的选择参数有利于逃逸过程。对于小的持续时间，Kramers公式与有效的潜力内获得统一的色噪声近似所示举行。相反，对于大的持续时间，我们开发了一个简单的理论参数的基础上的第一次通过理论，解释了线性依赖于逃逸时间与持久性的积极的力量。在第二部分的工作中，我们考虑两个相互排斥的活性粒子的逃逸。有趣的是，主动力和排斥力的微妙相互作用可能导致粒子之间的相关性，有利于同时跨越障碍。这种机制在两个被动粒子的逃逸过程中无法观察到。最后，我们发现，在小持续时间下，排斥力有利于逃逸，就像在被动系统中一样，这与我们的理论预测一致，而对于大持续时间，排斥力和主动力产生有效的吸引力，阻碍了障碍的跨越。
2021-10-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics and escape of active particles in a harmonic trap
活性粒子的动力学在许多层面上都是人们感兴趣的，并且是理论和实验研究的焦点。已经有许多尝试来描述粒子的动力学影响的随机作用力的有效温度。由于与处于或接近热平衡的系统的相似性（或缺乏相似性），这种描述是诱人的。然而，有效温度的普遍性和有效性尚未完全理解。在这里，我们研究了被困粒子的动力学受到热和积极的力量。颗粒没有过阻尼。导出了由势能和动能引起的有效温度的表达式，它们彼此不同。第三种可能的有效温度可以从粒子从陷阱的逃逸时间中推导出来，使用Kramers式的平均逃逸时间表达式。我们发现，在大部分的参数空间上，势能有效温度与逃逸温度一致，而动力学有效温度只在过阻尼极限下与前两者一致.此外，我们表明，具体实施的随机作用力，不仅其前两个时刻和两点自关联函数，影响逃逸时间分布。
2019-09-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mean first passage time of chiral active Brownian particles
Fred Hutchinson Cancer Center（弗雷德·哈钦森癌症中心）；University of Canterbury（坎特伯雷大学）；University of Alberta（阿尔伯塔大学）
研究手性活性布朗粒子在一维和二维受限域中的逃逸动力学，通过解析和数值方法揭示平均首次通过时间随手性变化的非单调行为，并发现存在最优手性最小化逃逸时间。
2026-07-13 cond-mat.soft
Escape of a passive particle from activity-induced energy landscape: Emergence of slow and fast effective diffusion
由主动过程驱动的自发持续运动在维持活细胞远离平衡中起着核心作用。在大多数的研究工作中，一个主动系统的稳态动力学已经描述了一个有效的温度。在大多数的研究工作中，一个主动系统的稳态动力学已经描述了一个有效的温度。相比之下，我们已经研究了一个原型模型的扩散在活动引起的崎岖的能源景观来描述一个标记的粒子在一个密集的活动环境中的缓慢动态。从活跃的崎岖的能量景观的平均逃逸时间的表达式只适用于低活动的限制，从崎岖的能量景观的平均逃逸时间随着活动而增加。主动相关的精确形式将决定平均逃逸时间是否依赖于持续时间。活性崎岖的能量景观的方法也允许估计非平衡有效扩散率的特征的缓慢扩散运动的标记的颗粒由于活动。另一方面，在稀释环境中，高活性增强了标记颗粒的扩散。增强的扩散可归因于高于环境温度的有效温度，并用于计算Kramers的平均逃逸时间，其随活性而减小。我们的研究结果有直接的相关性，最近的实验标记粒子在凝聚相中的扩散。
2020-06-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Sequential epidemic spread between agglomerates of self-propelled agents in one dimension
本研究基于一维自驱动粒子模型，探讨空间结构中流行病的传播机制，发现重取向速率对最终感染人数存在非单调影响，为高维流行病研究奠定基础。
2023-03-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Gigantic dynamical spreading and anomalous diffusion of jerky active particles
本文研究急动型活性粒子，通过解析求解包含时间三阶导数的运动方程，发现其均方位移呈现巨大超弹道扩散，在谐势中引发动力学温度剧增与局域化-去局域化转变，并提出了实验实现方案。
2025-07-11 cond-mat.soft
Multiplicative cross-correlated noise induced escape rate from a metastable state
我们提出了一个分析框架来研究两个外部乘性互相关噪声过程影响下的亚稳态逃逸率。本文从具有乘性噪声过程的唯象定态Langevin描述出发，研究了由两个相互关联的高斯定态δ关联噪声过程驱动的一维非平衡开放系统的激活速率过程的Kramers理论。基于相空间中的Fokker-Planck描述，我们导出了在中到大摩擦极限下亚稳态的逃逸率，研究了关联度对逃逸率的影响。通过采用数值模拟在外部互相关的加性和乘性噪声的存在下，我们检查我们的分析形式主义的有效性恒定耗散，这表明了一个令人满意的协议，这两种方法的具体选择的噪声过程。从理论推导和数值模拟结果可以看出，通过增加外部波动的相关程度，可以提高速率。
2008-02-27 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Selecting active matter according to motility in an acoustofluidic setup: Self-propelled particles and sperm cells
本文提出一种利用可调谐声流控陷阱按运动能力分选活性物质的新方法，高运动能力个体可逃逸，并通过模拟、自推进 Janus 颗粒和人类精子实验验证，可用于辅助生殖及其他活性系统分选。
2024-04-08 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
A deformable microswimmer in a swirl: capturing and scattering dynamics
受经典开普勒和卢瑟福问题的启发，我们研究了一个类似的设置在积极的microswimmer的上下文中：一个可变形的microswimmer在旋流的行为。首先，我们确定新的稳定的边界状态的旋流和分析其稳定性。其次，我们研究了一个自推进的游泳运动员前往涡中心的动力学，我们观察到随后的捕获和散射动力学。我们区分了两种主要类型的游泳者，那些倾向于垂直于推进方向伸长的游泳者和那些追求平行伸长的游泳者。虽然第一个可以被漩涡捕获，但第二个总是被观察到分散，这提出了一个有希望的逃生策略。这为设计在复杂流场中表现出所需行为的人工微泳者提供了一条途径。它应该是直接验证我们的结果在相应的准二维实验中使用自推进液滴在水面上。
2014-09-10 cond-mat.soft nlin.PS
Mean first passage time of active Brownian particles in two dimensions
Fred Hutchinson Cancer Center（弗雷德·哈钦森癌症中心）；University of Alberta（阿尔伯塔大学）
本文提出椭圆型PDE刻画二维ABPs在圆形、环形和椭圆区域中的MFPT，揭示其非单调位置/取向依赖及速度效应，并以渐近分析和Monte Carlo模拟验证。
2025-10-21 cond-mat.soft
Active particles in a tube: a generalized entropy potential approach
Center for Soft Condensed Matter Physics and Interdisciplinary Research & School of Physical Science and Technology, Soochow University（苏州大学物理科学与技术学院、软凝聚态物质与交叉研究卓越中心）；School of Physics and Astronomy and Institute of Natural Sciences, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院、自然科学研究院）
研究了长管中自推进非相互作用活性布朗粒子和跑动- tumble粒子的输运，提出了一种广义熵势方法，用于描述粒子密度分布和逃逸时间，以及不对称通道中自发棘轮流的产生。
2024-06-10 cond-mat.soft
Dissociation rates from single-molecule pulling experiments under large thermal fluctuations or large applied force
在生物物理学中，从单分子牵引实验中提取能量景观信息的理论都是基于Kramers的热激活势阱逃逸率理论。众所周知，该理论恢复了速率对势垒能量的阿克里尼乌斯依赖性，并且关键地依赖于势垒能量远大于$k_{B}T$（相对低的热波动的极限）的假设。正如Dudko，Hummer，Szabo Phys. Rev. Lett.（2006），当结合能降低到与$k_{B}T$相当的值（大热波动的极限）时，这种方法导致解离时间随着结合能降低而增加的非物理预测。我们提出了一个新的理论框架（完全支持数值模拟），它修正了Kramers的理论在这个限制，并用它来提取解离速率从单分子实验，现在的预测是物理意义上的，并在整个范围内的应用力（结合能）的模拟协议。这些结果预计将是相关的单分子生物物理学的大量实验设置。
2017-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Irreversibble Bimolecular Reactions of Langevin Particles
研究了反应物在相空间中扩散时的反应A+B --> B，即反应动力学可用Langevin方程描述。稳态速率常数计算的目标（静态A和移动B的）和捕获（移动A和静态B的）的问题时，反应假设发生在第一次接触。对于布朗动力学（即，普通扩散），这两个问题的速率常数是摩擦系数$γ$的单调递减函数。然而，对于朗之万动力学，我们发现，稳态速率常数表现出的周转行为作为$γ$的函数的捕获问题，但不是为目标问题。这个周转是不同于熟悉的Kramers的周转率常数逃离深势阱，因为这里考虑的反应是一个activationless过程。
2000-12-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Trapping of an active Brownian particle at a partially absorbing wall
本文研究二维通道中活性布朗粒子在部分吸收壁处的捕获问题，通过分离壁外动力学与壁附着动力学，用概率方法推导出平均首达时间的显式表达式，并支持更一般的遭遇模型。
2023-02-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dispersion of run-and-tumble microswimmers through disordered media
本文通过解析推导和随机模拟，研究了奔跑-翻滚微型游泳体在含随机圆形障碍物的二维无序介质中的扩散行为，提出用通用无量纲阻碍函数描述扩散率下降与障碍物面积分数及佩克莱特数的关系。
2023-08-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Swarming in viscous fluids: three-dimensional patterns in swimmer- and force-induced flows
California State University, Northridge（北岭加州州立大学）；UCLA（加州大学洛杉矶分校）
研究通过第一性原理推导出粘性流体中自驱粒子群体的三维理论，揭示流体透明度、自驱机制和粒子相互作用对群体行为的影响，发现不同流体中粒子的运动控制方式不同，从而影响群体形态和稳定性。
2016-03-07 cond-mat.soft q-bio.PE
Diversity of self-propulsion speeds reduces motility-induced clustering in confined active matter
自我推进的游泳者，如细菌，由于持续运动而聚集成簇。在1D中，这些团簇宏观上不合并，并且固定团簇大小分布（CSD）呈指数形式。我们开发了一个最小的晶格模型的活性粒子在狭窄的通道，研究集群是如何影响之间的相互作用，自推进速度的多样性和约束。在1D中模拟了具有自推进速度分布的运行和翻滚颗粒的混合物。粒子可以以与它们的相对自推进速度成比例的速率交换位置。在没有交换的情况下，我们发现平均簇大小$L_\text{c}$随着多样性的增加而减小，并且遵循单分量$L_\text{c}$的非算术幂平均值，这与先前研究的滚转率多样性的情况不同。有效地，混合物因此等效于相同颗粒的系统，其自推进速度是混合物的调和平均自推进速度。通过交换，粒子更快地从簇中逃逸。因此，$L_\text{c}$随着交换速率而减小，并且不太强烈地依赖于多样性。我们推导出二元和完全多分散体系的CSD的动态平衡理论。类似的单组分模型的聚类行为，我们的定性结果的混合物，预计是普遍的活性物质。使用文献实验值的自推进速度多样性的单细胞游泳被称为choanoflagellates，自然分化成更慢和更快的细胞，我们预测，在估计其$L_\text{c}$通过一个组件的模型，使用传统的算术平均自推进速度的误差是$30\%$左右。
2021-09-16 cond-mat.soft physics.bio-ph
Run-and-tumble particle in one-dimensional potentials: mean first-passage time and applications
本研究利用向后福克-普朗克方程推导一维奔跑-翻滚粒子在任意势中到达吸收目标的平均首次通过时间，识别四种相并给出显式公式，应用于双阱势、对数势及克拉默斯逃逸定律等，揭示其行为比被动粒子更复杂且反直觉。
2024-09-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
