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
Dynamics of self-propelled Janus particles in viscoelastic fluids
实验研究了球形Janus胶体粒子在粘弹性流体中的主动运动。自推进是通过激光照射施加的临界聚合物混合物的局部浓度梯度来实现的。即使在该制度中，流体的粘度是独立的颗粒引起的变形率，我们发现一个显着的增加高达两个数量级的旋转扩散随着颗粒速度的增加，这可以描述由一个有效的旋转扩散系数依赖于Weissenberg数的现象。我们表明，这种效应引起的粘弹性介质中的微泳者的外力取决于其方向的高度各向异性的响应。
2016-03-16 cond-mat.soft
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
Trochoidal trajectories of self-propelled Janus particles in a diverging laser beam
我们描述了具有金属和电介质面的胶体Janus粒子，其在散焦光镊照射下剧烈游动而不消耗任何化学燃料。这些光学激活的胶体游泳者不是随机游动，而是在光束中来回循环，描绘出蜿蜒的玫瑰花图案。我们提出了一个模型，这种模式的光激活的运输，占所观察到的行为，通过结合自热泳和光致扭矩。在确定性的限制，这个模型产生的轨迹，类似玫瑰花曲线称为次摆线。
2016-09-06 cond-mat.soft physics.optics
Ionic effects in self-propelled Pt-coated Janus swimmers
部分包覆铂并分散在H2O2溶液中的胶体颗粒常被用作模型自推进胶体。目前大多数数据表明，中性的自我扩散电泳推动这些粒子。然而，一些研究表明，在这个系统和相关系统中有很强的离子效应，例如盐会降低推进速度。我们调查这些离子的影响，在铂涂层的聚苯乙烯胶体，并发现在这里，推进的方向可以通过添加离子表面活性剂逆转，虽然添加pH中性盐降低推进速度，添加强碱NaOH的影响不大。我们使用这些数据，以及测得的反应速率，反对推进中性或离子的自我扩散电泳，并建议，而不是粒子的推进机制可能实际上承担密切相似的操作游泳。
2014-02-19 cond-mat.soft
Janus Polymeric Giant Vesicles on Demand: A Predictive Phase Separation Approach for Efficient Formation
Univ. Bordeaux, CNRS, Bordeaux INP, LCPO, UMR 5629（波尔多大学，法国国家科学研究中心，波尔多国立高等化学物理电子学院，LCPO，UMR 5629）；Univ. Bordeaux, CNRS, CRPP, UMR 5031（波尔多大学，法国国家科学研究中心，CRPP，UMR 5031）
本文提出利用Flory-Huggins理论预测Janus聚合物囊泡自组装方法，通过实验验证高产率制备Janus巨囊泡，并提供相图工具用于设计和功能化应用。
2026-01-12 cond-mat.soft physics.chem-ph
Passive Janus Particles Are Self-propelled in Active Nematics
本研究提出将Janus锚定胶体悬浮于活性向列相实现被动颗粒自驱动，解析了其动力学与缺陷作用规律，为从活性环境提取功能功提供新路径。
2022-01-21 cond-mat.soft
Interfacial aggregation of self-propelled Janus colloids in sessile droplets
封闭系统中的活微生物通常经历对种群边界的亲和力。这种对界面的亲和力的原因可能是它们的定向运动和流体动力学相互作用的组合，其距离大于它们自身的大小。在这里，我们将表明，自推进Janus颗粒（聚苯乙烯颗粒部分涂有铂）浸没在水滴和过氧化氢倾向于积累在附近的液体/气体界面。有趣的是，尽管存在由溶质Marangoni流引起的蒸发驱动流，但界面累积仍会发生，所述溶质Marangoni流通常倾向于在液滴的本体内重新分布颗粒。通过被动胶体（流动示踪剂）进行额外的实验，并与粒子的主动运动和流体流动的数值模拟比较，我们解开观察到的界面粒子积累背后的主导机制。这些结果使我们能够在活跃的Janus粒子和一些生物微泳者之间进行类比，了解它们如何与环境相互作用。
2022-12-01 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
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
From Clarkia to Escherichia and Janus: the physics of natural and synthetic active colloids
活性胶体是从其环境中吸收自由能并利用该能量进行内在非平衡活动（如生长、复制和自我推进运动）的颗粒悬浮液。活性胶体的一个明显的例子是细菌的悬浮液，如大肠杆菌，它们的物理尺寸几乎总是在胶体范围内。合成的自推进颗粒最近也变得可用，例如双面或Janus，通过在其表面上的不同化学反应驱动自泳运动而推进的颗粒。在这些讲座中，我给一个教学介绍的物理学的单粒子和集体性质的活性胶体，重点是自我推进。我将比较和对比“游泳者”悬浮液中的现象与被动粒子悬浮液的行为，在被动粒子悬浮液中只有布朗运动（由罗伯特·布朗在野花{ \it Clarkia pulchella}花粉的颗粒中发现）是相关的。我将特别关注与使用这些活性颗粒悬浮液进行实验有关的问题，例如如何确定悬浮液的游泳速度分布，并包括一个附录，以指导物理学家开始培养能动细菌。
2013-06-20 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Dynamical clustering and phase separation in suspensions of self-propelled colloidal particles
我们研究了（准）二维胶体悬浮的自推进球形颗粒的实验和数值。这些颗粒是碳涂层的Janus颗粒，由于近临界水-卢剔啶混合物中的扩散泳动而被推进。在低密度，我们发现，驱动稳定小集群。在较高密度下，悬浮液经历相分离成大的团簇和稀气相。相同的定性行为中观察到的一个极小模型的排斥性自推进粒子缺乏任何对齐相互作用的模拟。观察到的行为是合理的动力学不稳定性，由于自陷的自推进粒子。
2013-05-17 cond-mat.soft
Transport of a self-propelled tracer through a hairy cylindrical channel: interplay of stickiness and activity
由马达蛋白辅助的生物分子的主动运输对于细胞活动的正常运作是必要的。受拥挤的细胞通道中的活性剂的扩散的启发，我们计算研究通过聚合物接枝的圆柱形通道的活性示踪剂的运输通过改变示踪剂的活性和示踪剂的粘性的聚合物。我们的研究结果表明，被动示踪剂表现出深刻的亚扩散，增加粘性，通过探索深入到接枝聚合物区，而纯粹的排斥一个更喜欢通过沿圆柱轴的通道创建的孔状空间扩散。相反，活性示踪剂显示更快的动力学和中间超扩散，即使示踪剂优先保持接近致密的聚合物区域。示踪剂径向位移概率密度分布中的尖峰进一步支持了这一观察结果。我们发现，活性在决定示踪剂通过狭窄通道的途径中起着重要的作用。有趣的是，增加活性会抵消粘性的影响。此外，van-Hove函数表明，活性示踪剂动力学偏离高斯性，偏离程度随着活性的增加而增加。我们的工作直接影响到如何有效的运输和交付货物可以通过一个有限的介质中的活动，相互作用和拥挤的相互作用。展望未来，这些因素对于理解人工自供电机器通过细胞通道导航和执行体内挑战性任务的机制至关重要。
2022-01-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian motion of a self-propelled particle
通过解析求解朗之万方程，研究了自推进粒子的过阻尼布朗运动。在平移和旋转扩散的顶部，在所提出的模型的上下文中，“活性”粒子沿着其内部取向轴被驱动。我们计算的前四个时刻的概率分布函数的位移作为时间的函数的球形粒子各向同性平移扩散以及各向异性椭球粒子。在这两种情况下，平移和旋转运动要么是无限制的，要么是限制在一维或二维。有限时间t处的显著非高斯行为由非零峰度表示。为了界定超扩散制度，这发生在中间的时间，两个时间尺度被确定。对于某些模型情况，可以观察到均方位移的特征t^3行为。将真实的和人造的微泳者（如细菌或催化驱动的Janus粒子）的动力学与我们的分析表达式进行比较，可以揭示它们的运动是否是布朗运动。
2010-05-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Learning general pair interactions between self-propelled particles
本文利用随机力推断从实验轨迹学习自推进Janus粒子的一般对相互作用，发现径向排斥且各向同性、角向依赖丰富、横向可忽略，且相互作用含流体动力学成分，模拟可重现实验并外推。
2025-07-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-propulsion mechanism of active Janus particles in near-critical binary mixtures
浸在近临界二元混合物中的金冠Janus粒子可以使用照明来推进。我们采用非等温扩散界面方法研究了单胶体的自推进机制。我们把这种运动归因于围绕粒子成核的微米级液滴边缘的体积力。因此，常用的表面速度概念不能解释自推进。颗粒的游动速度与液滴的形状和尺寸有关，这由所谓的临界等温线决定。存在两种不同的游动状态，取决于液滴是否部分或完全覆盖颗粒。有趣的是，游泳速度对温度的依赖性是非单调的，在这两个制度。
2015-06-18 cond-mat.soft
Microscopic and continuum descriptions of Janus motor fluid flow fields
主动介质，其组成部分能够自主移动，显示出不同于平衡系统的新特征。除了天然存在的活性系统，如游泳细菌种群，合成自推进纳米马达的活性系统已经开发出来。这些合成系统是有趣的，因为它们在各种领域的潜在应用。Janus粒子是球形几何形状的合成发动机，其中一个半球催化燃料转化为产物，另一个半球不催化，可以通过自扩散电泳在溶液中推动自己。在这种机制中，由不对称催化活性产生的浓度梯度导致马达上的力，该力引起周围介质中的流体流动。这些流体流动的详细研究，通过微观模拟的Janus电机运动和连续理论。结果表明，连续介质理论是能够捕捉到许多，但不是所有的Janus电机的动力学和流体的速度场的功能。
2016-11-11 cond-mat.soft
Optoelectronically Enabled Simultaneous and Decoupled Navigation and Selective Pairing of Electrically Driven Janus Particles for Multi-Agent Microrobotics
School of Mechanical Engineering, Tel-Aviv University（特拉维夫大学机械工程学院）；School of Biomedical Engineering, Tel-Aviv University（特拉维夫大学生物医学工程学院）
本文提出光电子策略，通过可编程虚拟电极实现电驱动双面神颗粒的同步解耦控制，完成多颗粒配对与独立操控，为多智能体微机器人操控提供通用框架。
2026-10-14 cond-mat.soft
Mesoscopic Turbulence and Local Order in Janus Particles Self-Propelling under an AC Electric Field
为了阐明活性粒子所表现出的介观湍流机制，我们对无生命自推进粒子的湍流状态进行了实验研究。我们实现了一个实验系统与密集的悬浮液的不对称胶体颗粒（Janus粒子）的自推进下的交流电场的二维表面。在拥挤的情况下，Janus粒子的速度场可以看作是一种湍流，因为它包含了许多旋涡，它们的速度是突变的。速度场的关联函数揭示了极性排列和反平行排列相互作用的共存，这被认为是触发介观湍流的原因。局部序参量的概率分布表明，极性和极性的顺序与粒子在同一方向上移动的局部集群的形成。速度场的能谱中出现了一个宽峰，在空间尺度上观察到极性排列和团簇形成。能量是在粒子尺度上注入的，这样的守恒量，如能量，可以级联向更大的集群。
2015-09-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Hydrodynamic simulations of self-phoretic microswimmers
本文建立了一个介观流体动力学模型来模拟热泳或扩散泳驱动的合成自推进Janus粒子。我们首先提出了一个被动的胶体球模型，它再现了正确的旋转动力学与强大的泳动效应。这个胶体溶液模型采用了多粒子碰撞动力学描述的溶剂，并结合潜在的相互作用与溶剂，坚持边界条件。引入非对称和特殊的胶体表面来产生自泳Janus粒子的性质。比较研究了Janus和microdimer泳动者的游泳速度和诱导流行为。自泳微二聚体显示出长程流体动力学相互作用，并且可以被表征为牵引器或推动器。相反，Janus粒子的特征是短程流体动力学相互作用，并表现为中性游泳者。我们的模型很好地模仿了最近的实验实现的自泳Janus粒子。
2014-03-04 cond-mat.soft
Chemotactic and hydrodynamic effects on collective dynamics of self-diffusiophoretic Janus motors
由化学反应驱动的自推进Janus马达的非平衡稳态悬浮液中的集体运动可以由于来自直接分子间力、流体动力学流动效应或化学梯度介导的趋化效应的相互作用而产生。这些相互作用的相对重要性取决于电机的反应特性、系统保持稳定状态的方式以及悬浮液的性质，例如体积分数。从模拟的微观硬碰撞模型的流体粒子与Janus电机的相互作用，我们表明，动态集群状态的存在，并确定的相互作用机制，负责其形成。趋化和流体动力学效应的相对重要性是通过考虑一个微观模型，其中趋化效应被关闭，而保留完整的流体动力学相互作用。该系统通过本体反应维持在稳定状态，在该本体反应中，产物颗粒再转化成燃料颗粒。研究了本体反应速率对集体动力学的影响。
2017-07-29 cond-mat.soft
Non-Gaussian behaviour of a self-propelled particle on a substrate
通过解析求解朗之万方程，研究了自走质点在投影内力作用下的过阻尼布朗运动。所研究的“活性”粒子被限制在沿着线性通道移动。其内力的方向在垂直于衬底的平面内的单位圆上定向扩散。附加的时间相关扭矩作用于内力方向。该模型是相关的活性粒子，如催化驱动的Janus粒子和细菌在基板上移动。分析结果的前四个时间相关的位移力矩，并分析了几种特殊情况。对于消失的扭矩，有一个显着的动力学非高斯行为在有限的时间t的信号在粒子位移的非零归一化峰度接近零长时间与1/t长时间的尾巴。
2009-06-18 cond-mat.soft
Programmable Active Janus Droplets Driven by Water/Alcohol Phase Separation
我们报告存在的自推进Janus液滴驱动相分离，这是能够提供货物在一个可编程的方式。自推进液滴最初由角鲨烷/单油酸甘油酯溶液中的水/乙醇混合物形成，并且取决于乙醇浓度在多达三个阶段中演变。在第一阶段中，液滴推进由源自乙醇在油相中的溶解的Marangoni流产生。在该过程中，液滴吸收表面活性剂分子;与乙醇的连续损失相结合，这导致水/乙醇/单油酸甘油酯混合物的相分离和Janus液滴的形成，即富水液滴连接到能够递送货物的富乙醇液滴。我们的特点不同的演化阶段的自推进的液滴周围的流场，从一个弱的推动者，在一个中性的游泳者，二聚体的中性游泳者的演变。最后，我们利用这个主动系统来运送DNA作为货物。通过改变液滴的化学成分来调整相分离之前的延迟时间，可以对几种不同的货物输送过程进行编程。
2016-12-23 cond-mat.soft
Rational design and dynamics of self-propelled colloidal bead chains: from rotators to flagella
设计新的自推进胶体的探索是由简单的实验模型来研究其更复杂的自然对应物的集体行为的需求推动的。大多数合成的自推进粒子通过将输入能量转化为平移运动来移动。在这项工作中，我们解决的问题，如果简单的自我推进领域可以组装成更复杂的结构，表现出旋转运动，可能再加上平移运动的鞭毛。我们利用诱导偶极相互作用和结合步骤的组合来创建永久线性珠链，由自推进Janus球体组成，具有良好控制的内部结构。接下来，我们研究链中个体游泳者之间的灵活性如何影响其游泳行为。永久刚性链只表现出积极的旋转或旋转运动，而较长的半柔性链表现出平移和旋转运动类似鞭毛样运动，在燃料的存在下。此外，我们能够再现我们的实验结果，使用数值计算与极小模型，其中包括与流体的充分的流体动力学相互作用。我们的方法是通用的，并开辟了一种新的方式来设计新的自推进胶体与复杂的游泳行为，使用不同的复杂的启动积木结合它们之间的灵活性。
2017-09-20 cond-mat.soft
Emergence of oscillatory states of self-propelled colloids under optical confinement
Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理研究所）
研究光束作用下自驱动胶体的单粒子运动，发现其在接近固体表面时表现出准二维活性运动，并通过旋转反转形成稳定振荡态，提出包含非线性扭矩效应的最小现象模型解释其定向变化。
2025-11-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
We the Droplets: A Constitutional Approach to Active and Self-Propelled Emulsions
活性物质，特别是活性乳液的领域正在迅速发展，最近在理论和实验方面都取得了重大进展。本文综述了与主动液滴相关的实验研究进展。活性液滴的构成，特别是界面的化学成分和结构，是关键的。我们讨论了如何乳液性能，如运动机制，速度，轨迹，相互作用强度和寿命与液滴组成。我们不仅考虑了传统的单一乳液，而且考虑了更复杂的变体，如Janus液滴，Pickering乳液和多重乳液。描述了孤立液滴的主动行为以及液滴之间的成对和多体相互作用。物理屏障的影响，形状的局部化学梯度和流体流动也突出显示。本文综述了主动液滴研究的过去、现在和未来的实验研究方向。
2022-05-04 cond-mat.soft
Light-activated Janus particles in geometrically confined binary solvent
Institute of Physical Chemistry, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理化学研究所）；Ruđer Bošković Institute（鲁德·博什科维奇研究所）；Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme（马克斯·普朗克智能系统研究所）；Kyoto University（京都大学）
研究空间受限二元溶剂中光激活 Janus 粒子的自推进，用考虑局部相分离等效应的数值模拟，发现受限使推进速度降低、定向运动时间延长，取向动力学不限于二维，还阐明关键物理参数对粒子运动控制效率的意义。
2026-07-17 cond-mat.soft
Enhanced rotational diffusion and spontaneous rotation of an active Janus disk in a complex fluid
本文通过有限元模拟研究活性Janus盘在复杂流体中的旋转动力学，揭示活性运动与流体微结构相互作用导致旋转扩散显著增强和自发旋转，并阐明其与推进速度、组分密度及相互作用的依赖关系。
2024-10-02 cond-mat.soft
Diffusion of Janus Particles in Bacterial Suspensions: Second-Order Phase Transition and Counterintuitive Directional Propulsion
通过建立细菌趋化性的分子动力学模型，首次研究了考虑趋化效应的细菌悬浮液中示踪剂的统计特性。我们证明了非高斯统计的全涂层示踪剂来自于非热细菌噪声。此外，Janus（半涂层）示踪剂执行的复合随机行走结合幂律尾分布的Lévy飞行与布朗抖动在低涂层浓度，但转向增强定向传输（EDT）时，涂层浓度高。与传统的自推进颗粒不同，在增加涂层浓度时，EDT的方向从沿着示踪剂取向反直觉地反转到与示踪剂取向相反。这两个过渡被确定为二阶，与相边界满足在一个三相点。提出了一个理论模型，揭示了这种异常的输运行为的起源。我们的研究结果揭示了活性物质在外界刺激下的基本非平衡物理，强调了非对称环境在调节生物系统中的运输过程中的关键作用。
2017-05-01 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Flagellar Dynamics of Chains of Active Janus Particles Fueled by an AC electric field
研究了交流电场作用下自推进非对称胶体粒子（Janus粒子）的主动动力学。通过调节外加电场的频率和溶液的离子浓度，可以控制自推进的速度和方向以及颗粒之间的吸引相互作用的强度。在高离子浓度下的强吸引力引起Janus粒子的链形成，这可以用粒子上的四极电荷分布来解释。观察到的链的形成，而不管的粒子的自推进的方向。当链头的位置和方向固定时，它们表现出令人想起真核鞭毛的跳动行为。Janus粒子链的跳动频率取决于所施加的电压，因此也取决于自推进力。拍频和自推进力之间的比例关系偏离了先前对活动细丝的理论预测。然而，这个矛盾是解决假设粒子之间的吸引力相互作用是介导的四极分布的感应电荷，这给出了间接的，但令人信服的证据的机制Janus粒子。这意味着以前被忽视的推进机制和相互作用机制之间的依赖性可以改变跳动行为的色散关系。此外，链内的水动力相互作用及其对推进速度的影响进行了讨论。这些提供了新的见解活性丝，如生物功能的最佳鞭毛设计。
2017-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Configurational Entropy of Self Propelled Glass Formers
本文计算自推进模型玻璃形成体的构型熵，发现非谐贡献不可忽略，并验证其符合广义 Adam-Gibbs 关系，进而得到构型熵与点到集长度尺度的标度关系。
2022-12-11 cond-mat.soft
Phase Behavior and Dynamics of Active Brownian Particles in an Alignment Field
Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Indian Institute of Technology, Bhubaneswar（布巴内斯瓦尔印度理工学院）
通过计算机模拟研究二维均匀定向场中自驱动布朗粒子的相行为与动力学，计算气液共存相边界及临界指数，发现其不属于2D Ising普适类，并表征了旋节线分解动力学。
2024-03-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active diffusion of self-propelled particles in flexible polymer networks
具有网状拓扑结构的生物聚合物网络，细胞外基质和粘液凝胶是普遍存在的。这是一个开放的问题，以了解如何自推进剂，如Janus胶体颗粒扩散通过这样的生物聚合物网络。在这里，我们通过明确建模三维生物聚合物网络和执行Langevin动力学模拟的主动扩散的自推进示踪剂在其中计算深入探讨这个问题。我们发现，活性示踪剂进行不同的扩散动力学取决于网格的颗粒大小和Péclet数（Pe）。当颗粒小于筛目尺寸时，其如同在自由空间中移动，根据聚合物占据密度和Pe，其移动性降低。然而，当颗粒尺寸增加到与筛目尺寸相当时，活性颗粒使用捕获和跳跃机制探索聚合物网络。我们研究了在不同Pe下的捕获时间分布、飞行长度分布、均方位移和长时间扩散率。如果颗粒大于网格，则它在短时间内捕获聚合物网络的集体粘弹性动力学，并且在长时间内捕获整个系统的简单扩散。最后，我们讨论的标度行为的长期扩散与Pe，在那里我们找到一个范围的Pe，产生一个非平凡的幂律。后者原来是从一个大的波动的捕获，激活示踪剂与响应聚合物网络共轭。
2022-02-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Numerical simulation of the coalescence-induced polymeric droplet jumping on superhydrophobic surfaces
本文通过三维直接数值模拟研究超疏水表面上粘弹性液滴合并诱导跳跃，揭示弹性与剪切变稀改变速度标度并促进液滴在更高Ohnesorge数下跳离表面。
2022-02-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Phoretic self-propulsion: a mesoscopic description of reaction dynamics that powers motion
合成自推进粒子的制造及其动力学的实验研究激发了人们对推动纳米和微米尺度物体的自生电泳效应的兴趣。这些现象的理论建模往往是基于不同的电泳推进机制，包括自电泳，自扩散电泳和自热泳的溶剂的连续描述。本文中的工作考虑了在电机表面和体相流体中的各种类型的催化化学反应，这些反应在介观动力学描述中发挥作用。该配方是说明通过发展的介观反应动力学的放热和解离反应，用于动力马达运动。这些机制的复合Janus粒子的自推进动力学的模拟结果。
2012-09-27 cond-mat.soft physics.chem-ph
Light-responsive active particles in a thermotropic liquid crystal
本文首次在热致液晶5CB中利用光热Janus粒子诱导局部向列-各向同性相变实现自推进，并通过考虑各向异性粘度和粘弹性的模型解释了不同光强下的粒子运动行为。
2024-05-07 cond-mat.soft
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
Discovering dynamic laws from observations: the case of self-propelled, interacting colloids
本文提出用图神经网络从集体运动中学习自驱动胶体的主动力与二体力，并通过数值模拟和电泳Janus粒子实验验证，揭示了电场依赖的主动力及屏蔽静电相互作用机制。
2025-03-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Active colloidal propulsion over a crystalline surface
我们从实验和理论两方面研究了二维晶体表面上化学自推进Janus胶体移动的动力学。表面是一个六角形的紧密堆积的单层胶体颗粒的大小相同的移动。自推进胶体的动力学反映了由于周期性表面而导致的受阻扩散与由于主动运动而导致的增强扩散之间的竞争。哪种贡献占主导地位取决于推进强度，而推进强度可以通过改变化学燃料的浓度来系统地调整。从实验中得到的均方位移表现出增强扩散在长滞后时间。我们的实验数据是一致的朗之万模型有效的二维平移运动的一个活跃的布朗粒子在一个周期性的潜力，结合重力和晶体表面的限制效果与自由旋转扩散的胶体。近似的分析预测的均方位移描述的交叉从自由布朗运动在短时间内积极扩散在长时间。结果是在半定量协议与数值结果的一个精致的Langevin模型，对待平移和旋转自由度在同一立足点。
2017-07-18 cond-mat.soft
Active dipole clusters: from helical motion to fission
有限粒子团簇的结构通常由总能量最小化决定。在这里，我们考虑的情况下，软球偶极子的集群变得活跃，即当单个粒子沿其偶极矩表现出额外的自推进。我们数值求解了软球偶极子在溶剂中的过阻尼运动方程。从一个初始的亚稳态偶极团簇开始，自推进产生了复杂的团簇动力学。最终的团簇状态通常具有与初始状态大不相同的结构，具体结构取决于模型参数和如何开启自推进的协议。团簇的质心沿螺旋路径移动，其细节由团簇的初始磁化决定。瞬间转换到高自我推进导致集群的裂变。然而，如果自我推进缓慢地增加到高强度，裂变就不会发生。我们的预测可以通过实验与自泳胶体Janus粒子和宏观自推进偶极子在一个高粘度溶剂中得到验证。
2015-05-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Traveling strings of active dipolar colloids
本研究针对三维活性偶极胶体系统，通过实验、模拟与理论解析，揭示了偶极强度诱导的弦相转变规律，阐释了弦的集体动力学特征，并发现了随活性持续时间增长的长程涨落关联这一纯活性效应。
2024-04-18 cond-mat.soft
Helical paths, gravitaxis, and separation phenomena for mass-anisotropic self-propelling colloids: experiment versus theory
活性胶体颗粒的自推进机制不仅产生平移运动，而且还产生旋转运动。对于在重力作用下具有各向异性质量密度的颗粒，运动通常受到向下定向的力和对准扭矩的影响。在这里，我们研究了自推进的底重Janus粒子在三维空间中的轨迹，无论是在实验中还是在理论上。对于足够大的质量各向异性，颗粒通常沿着螺旋轨迹移动，其轴平行于或反平行于重力方向（即，显示重力轴）。相反，如果质量各向异性很小，旋转扩散占主导地位，轨道的引力对齐是不可能的。此外，轨迹取决于粒子的角自推进速度。如果主动运动的这个分量很强，并且旋转了粒子的平移自推进方向，则它们的轨迹有许多环，而如果角自推进很弱，则会出现细长的游泳路径。我们发现，所观察到的引力对齐机制和依赖的轨道形状上的角自推进，可以用来分离活性胶体粒子相对于它们的质量各向异性和角自推进，分别。
2017-09-09 cond-mat.soft
Driven transport of active particles through arrays of symmetric obstacles
本研究通过数值模拟，发现活性粒子在对称障碍物阵列中的驱动输运受自推进长度影响，表现出扩散峰、迁移率突变及对角驱动下的负微分迁移率，旨在理解多孔介质中活性物种的输运。
2023-10-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Ionic Screening and Dissociation are Crucial for Understanding Chemical Self-Propulsion in Water
水是极性溶剂，因此支持其自身及其溶质大量解离成离子，以及这些离子在动态平衡中重新缔合成中性分子，例如，${\rm H_2O_2}\leftrightharpoons {\rm H^+~+~HO_2^-}$。利用连续介质理论，我们研究了这些反应对水溶液中由表面化学反应（化学游泳者）驱动的胶体自推进的影响。在这里显示的关联-解离反应对游泳者的行为有很大的影响，因此必须包括在未来的建模。特别是，即使所有参与表面反应的物种都是中性的，这种整体反应也允许带电的游泳者以螺旋推进。整体反应也显着修改由离子电流推动的化学游泳者的预测速度，高达一个数量级。对于表面反应产生阴离子和阳离子（离子自扩散电泳）的游泳者，本体反应产生额外的反应屏蔽长度，类似于静电学中的德拜长度。这反过来又导致了游泳者半径和游泳速度之间的反比关系，这可以为最近对Pt-聚苯乙烯Janus游泳者的实验观察提供另一种解释[S. Ebbens等人，E85，020401（2012）]。我们还使用我们的连续介质理论来研究德拜屏蔽长度本身的影响，超越了以前的分析理论所使用的无限薄极限近似。我们确定了显着偏离这种限制行为的微米尺寸的游泳者在典型的实验条件下，并发现，限制行为完全失败的纳米游泳者。
2016-08-16 cond-mat.soft
Universal Translational and Rotational Mobility Expressions of Phoretic and Self-phoretic Particles with Arbitrary Interaction Potentials
本研究结合两类泳动迁移率计算方法的优势，推导了具有任意相互作用势的泳动与自泳动粒子的通用平移旋转迁移率表达式，验证了其在多场景下的有效性，并探究了自推进与外场驱动的竞争机制。
2024-08-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
