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
Active Brownian Rods
在这里，我回顾了大规模的性能收集的积极布朗细长的对象，特别是棒，在耗散介质/基板移动。我通过提出三种不同的降低复杂性的模型来解决这个问题，我分别称之为模型I，II和III。
2015-12-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
Pseudo-chemotaxis of active Brownian particles competing for food
利用布朗动力学模拟，研究了有燃料（或“食物”）源存在时活性布朗粒子（ABPs）的运动。这是一个既定的事实，在封闭的固定系统中，活性的ABPs产生的密度分布，增强在低活性的区域，这通常被称为“抗趋化性”。我们证明，-相反，共同认为-在非静止的设置，出现在这里作为一个结果，短的燃料爆发，我们的模型ABPs，而不是表现出趋化行为的签名。在与不活跃的，但在其他方面相同的布朗粒子（BP）的直接竞争中，ABPs被证明可以获取更大量的食物。从生物学的角度来看，尽管没有感觉装置，但激活的能力将包含进化优势。
2019-09-06 cond-mat.soft physics.bio-ph
From local to hydrodynamic friction in Brownian motion: A multiparticle collision dynamics simulation study
通过中尺度流体动力学模拟，由速度和力的自相关函数确定了刚性球形胶体颗粒在流体中的摩擦和扩散系数。胶体与滑移和无滑移的边界条件被认为是嵌入在流体中的多粒子碰撞动力学（MPC）建模与角动量守恒。对于无滑移边界条件，流体动力学产生众所周知的斯托克斯定律，而对于滑移边界条件，角动量守恒的缺乏导致流体动力学摩擦系数与经典结果相比减小。胶体扩散系数由速度自相关函数的积分确定，其中较短时间的数值结果与较长时间的理论流体动力学表达式相结合。这种方法的适用性证实了模拟沉积胶体。在一般情况下，我们发现只有轻微的偏离斯托克斯-爱因斯坦关系，甚至消失较大的胶体。重要的是，对于具有滑移边界条件的胶体，我们的模拟结果与经常假设的局部和流体动力学扩散系数的可加性相矛盾。
2016-03-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Understanding Contagion Dynamics through Microscopic Processes in Active Brownian Particles
与普遍认可的SIR模型一起，已经采用了几种方法来理解相互作用粒子的传染动力学。在这里，主动布朗粒子（ABP）被引入到模拟传染病在空间和时间上传播的活代理的传染动力学。对几种种群密度和传染率进行了模拟。我们的研究结果表明，ABP不仅再现了传统SIR模型中观察到的时间依赖性，而且还允许我们探索临界密度，传染半径和随机恢复时间，促进病毒传播。此外，我们推导了传染率的微观参数的第一性原理的解析表达式，没有自由参数的假设为经典的SIR为基础的模型。这种方法提供了一种新的替代方案，将微观过程纳入到基于SIR的模型分析中，并在广泛的生物系统中应用
2020-07-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
First-passage-time statistics of active Brownian particles: A perturbative approach
本文通过微扰方法研究二维活性布朗粒子到达吸收壁的首通时间统计，在小Péclet数下得到存活概率和首通时间分布的精确解析解，并揭示初始取向对首通时间各向异性的关键影响。
2025-03-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Green-Kubo approach to the average swim speed in active Brownian systems
我们发展了一个精确的格林-久保公式，它将相互作用的活性布朗粒子系统的非平衡平均值与平衡时间-关联函数联系起来。应用该方法计算了活性物质粗粒化理论中的一个关键量--与密度相关的平均游动速度。平均游动速度通过对作用于标记颗粒上的相互作用力的平衡自相关函数进行积分来确定。分析结果进行了验证，使用布朗动力学模拟。
2016-08-29 cond-mat.soft
Optimal first-passage times of active Brownian particles under stochastic resetting
研究活性布朗粒子在随机重置下的首达时间特性，结合微扰方法与更新框架推导解析表达式，发现最优重置率非平凡地依赖于初始距离。
2025-04-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Active Brownian motion with speed fluctuations in arbitrary dimensions: exact calculation of moments and dynamical crossovers
我们考虑的运动中的一个积极的布朗粒子的速度波动在d维的存在下，平移和定向扩散。我们使用一个Ornstein-Uhlenbeck过程的主动速度生成。使用拉普拉斯变换方法，我们描述并使用基于福克-普朗克方程的方法来评估所有相关动力学时刻的精确时间依赖性。我们提出了明确的计算这样的时刻，并比较我们的分析预测数值模拟演示和分析几个动态交叉。的峰度的位移显示出积极或消极的偏离高斯行为在中间的时间取决于速度或取向波动的优势。
2021-08-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Active-Passive Brownian Particle in Two Dimensions
本文提出速度在0与s间按随机电报过程切换的二维主动-被动布朗粒子模型，推导位移矩和有效扩散系数，并将奔跑-翻滚粒子映射到该模型。
2025-09-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Extreme fluctuations of active Brownian motion
在主动布朗运动中，内部推进机制与平移和旋转热噪声以及其他内部波动相互作用以产生定向运动。我们推导出它的极端波动的分布，并确定其普遍性质，使用大偏差理论。慢和快的内部动力学的限制引起相应的速率函数的扭结状和抛物线的行为，分别。对于偶极Janus粒子在二维和三维相互作用的领域，我们预测一种新的对称性类似，但不同的，一个相关的熵产生。因此，对这些极端波动的测量可以用来推断潜在的（通常是隐藏的）状态网络的性质。
2016-05-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
A continuum theory of phase separation kinetics for active Brownian particles
活性布朗粒子（ABP），当受到纯粹的排斥相互作用，是已知的经历活动诱导相分离大致类似于平衡（吸引诱导）气液共存。在这里，我们提出了一个准确的连续相分离ABPs的动力学理论，通过直接粗粒化，捕获领先的顺序密度梯度项旁边的有效体积自由能。这样的梯度项不服从细致平衡，但我们发现粗化动力学非常类似的平衡相分离。我们的连续体理论的数值比较大规模的直接模拟的ABPs和准确占域生长动力学，域拓扑结构和共存密度。
2013-10-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Phase behavior of active Brownian disks, spheres, and dumbbells
本文给出了活动布朗粒子相图的高精度估计。我们提取共存的密度从模拟的相分离状态在一个细长的盒子（平板几何），最大限度地减少有限尺寸的影响，并允许精确确定点的双节点线。利用这种方法，我们研究了形状和维数对两相区的影响。活性球和哑铃的活性粒子进行比较，以已知的相图的活性布朗盘。在二聚体的情况下，相关和不相关的两个珠子的推进进行了研究。通过一个简单的映射讨论了相关性的影响。
2016-11-03 cond-mat.soft
Universal Scaling of Clustering Instability for Interacting Active Brownian Particles
研究二维相互作用活性布朗粒子的聚集不稳定性，发现其标度由自推进特性决定，与相互作用细节无关，理论预测与模拟一致。
2024-03-15 cond-mat.soft
Active Brownian motion with orientation-dependent motility: theory and experiments
结合实验的活性胶体，其推进速度可以通过反馈回路控制，和理论的积极布朗运动，我们探讨了动力学的过阻尼活性粒子的运动，明确地依赖于粒子的取向。在这种情况下，当沿着一个方向定向时，活性粒子移动得更快，而当沿着另一个方向定向时移动得更慢，导致与粒子的旋转扩散耦合的各向异性平移动力学。我们提出了一个基本模型的主动布朗运动的取向依赖运动。基于这个模型，我们得到的平均轨迹的分析结果，平均超过布朗噪声的各种初始配置，和均方位移，包括其各向异性的非高斯行为。理论计算结果与实验数据吻合较好。我们的研究结果建立了一种方法来工程复杂的各向异性运动的活性布朗粒子，在研究的微生物的游泳行为受到各向异性驱动场的潜在影响。
2019-11-21 cond-mat.soft
Self-induced polar order of active Brownian particles in a harmonic trap
流体动力学相互作用的活性粒子在一个外部的谐波势形成一个自组装流体泵在足够大的佩克莱数。在这里，我们给出了一个定量的标准，形成的泵，并表明，粒子取向对齐的自诱导流场中令人惊讶的类比铁磁秩序的积极Péclet数起着反温度的作用。粒子取向遵循玻尔兹曼分布$Φ(\mathbf{p}) \sim \exp(A p_z)$，其中有序平均场$A$与有效Péclet数和极性序参量成比例。平均流场中的颗粒的游泳方向对齐对应于一个正则化stokeslet与游泳速度成正比的强度。分析平均场的结果进行了比较，从布朗动力学模拟的结果与流体动力学相互作用，并发现捕获自诱导对齐非常好。
2014-02-06 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
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
Current and diffusion of Overdamped Active Brownian Particles in a Ratchet Potential
研究了重阻尼作用下球形布朗粒子在周期势场中的输运性质。自推进粒子受到非对称势的作用，失去了细致平衡，粒子产生非零漂移速度。计算了平均电流，并从有效扩散系数分析了颗粒的扩散率。对于手征活性粒子，扩散系数随角速度的增大、粒子被限制在初始位置附近以及平均电流的减小而减小。
2022-11-08 cond-mat.soft
Universal Persistent Brownian Motions in Confluent Tissues
Institute of Mechanical Engineering, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院机械工程学院）
研究通过二维活性泡沫模型比较牵引力和连接张力波动对汇合组织动态的影响，发现长期细胞运动普遍收敛于持久布朗运动，与细胞几何、重组率和流动性之间的非普遍相关性形成对比。
2026-02-25 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.TO
Sedimentation of self-propelled Janus colloids: polarization and pressure
我们研究实验-使用Janus胶体-和理论-使用活性布朗粒子-稀活性胶体的沉降。我们首先确认指数密度分布的存在。我们的实验表明，出现一个极化的稳定状态的有效平衡制度之外，即当v_s是不是比推进速度小得多。在不需要拟合参数的情况下，理论预测很好地描述了偏振态的实验分布。然后，我们讨论和比较三种不同的定义的压力沉降颗粒：颗粒的重量以上的一个给定的高度，动量和主动脉冲的流量，和压力计测量的力密度。
2018-05-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transport and phase separation of active Brownian particles in fluctuating environments
在这项工作中，我们研究了一个单一的活性布朗粒子的动力学，以及相互作用的活性布朗粒子的集体行为，在波动的异质环境。我们采用的扩散扩散模型的运动方程的活性粒子涉及的时间依赖性的运动和扩散率的一个变种。在我们的模型中，这些波动相互耦合。利用解析方法，得到了单个粒子的位移及其矩的概率分布函数。通过大量的数值模拟研究了环境涨落对活性布朗粒子集体行为的影响。我们的研究结果表明，波动阻碍运动诱导相分离，伴随着显着的变化的粒子速度的密度依赖性。这些影响解释使用我们的分析结果为一个单一的粒子的动力学。
2021-08-12 cond-mat.soft
Tracer Dynamics in Crowded Active-Particle Suspensions
我们推导出运动方程的均方位移（MSD）的主动布朗粒子（ABP）在拥挤的环境中建模的密集系统的被动布朗粒子，和被动示踪粒子在密集的主动布朗粒子系统，使用投影算子计划。示踪粒子与稠密宿主环境的相互作用产生强烈的记忆效应。评估这些大约在最近开发的模式耦合理论的框架内的玻璃化转变的活性布朗粒子（ABP-MCT），我们讨论了各种制度的活动引起的超扩散运动和密度引起的次扩散运动。该理论的预测结果与事件驱动的布朗动力学模拟方案的二维主动布朗硬盘的动力学结果吻合良好。
2021-07-26 cond-mat.soft
Inertial effects of self-propelled particles: from active Brownian to active Langevin motion
通过将能量转化为机械运动而自我推进的活性粒子代表了物理学和化学中不断扩展的研究领域。对于在液体中运动的微米级颗粒（“微泳者”），大多数基本特征已经用过阻尼主动布朗运动模型来描述。然而，对于在气体中移动的宏观颗粒或微粒，惯性效应变得相关，使得动力学是欠阻尼的。因此，最近，通过将主动布朗运动模型扩展到包括惯性的主动朗之万动力学，描述了具有惯性的主动粒子。在这篇透视文章中，总结了具有惯性的活性粒子（“微飞体”）的单粒子特性和许多粒子的集体效应的最新发展。其中包括：粒子速度和自推进方向之间的惯性延迟效应、由转动惯量对长时间自扩散的调谐、非惯性系中的虚拟力效应以及惯性对运动诱导相分离的影响。还提出和讨论了未来可能的发展和前景。
2019-10-30 cond-mat.soft
The Effects of the Interplay Between Motor and Brownian Forces on the Rheology of Active Gels
活性凝胶在细胞内发挥关键的机械作用，如细胞分裂、运动和力感测。执行这些功能所需的独特机械性能来自于分子马达和半柔性聚合物长丝之间的相互作用。分子马达可以将ATP水解释放的能量转化为高达皮牛顿量级的力。此外，形成活性凝胶的聚合物长丝足够柔韧以响应布朗力，但也足够硬以支撑由马达产生的力引起的大张力。预期布朗力具有显著的效果，特别是在运动活动中，在运动活动中制备稳定的非收缩性体外活性凝胶用于流变学测量。在这里，最初在电机主导动力学极限下制定的活性凝胶微观平均场论被扩展到包括布朗力。在这里提出的模型中，布朗力被准确地包括在内，在真实的室温下，即使在具有高运动活性的系统中。结果表明，一个微妙的相互作用，或竞争，电动机产生的力量和布朗力之间有一个重要的影响，在质量传输和流变性能的活性凝胶。模型预测表明，在低频率下，活性凝胶的动态模量主要由马达蛋白动力学决定。然而，布朗力显着增加的弛豫谱的宽度，并可以影响的形状的动态模量在一个很宽的频率范围内，即使电机布朗力的比例超过一百。由于电机和布朗力之间的比率是敏感的ATP浓度，这里提出的结果揭示了一些光的瞬态机械响应的活性凝胶如何改变与不同的ATP浓度。
2022-08-13 cond-mat.soft
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
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
Escape rate of transiently active Brownian particle in one dimension
活动显着提高布朗粒子越过势垒的逃逸率。尽管在过去已经广泛地研究了恒定的活动，但是对于时间依赖的活动对粒子逃逸率的影响知之甚少。本文研究了具有瞬时活动性的布朗粒子的逃逸问题，在逃逸过程中，粒子的活动性迅速降低。使用有效平衡的方法，我们分析计算的逃逸率，假设粒子是完全被动或完全主动时，跨越障碍。我们进行了一维逃逸过程的数值模拟，发现与理论预测很好的协议。
2019-06-13 cond-mat.soft
Pseudochemotaxis in inhomogeneous active Brownian systems
我们研究了在非均匀活动剖面中受限的、自推进的布朗粒子的动力学性质。使用布朗动力学模拟，我们计算的概率达到一个固定的目标和平均首次通过时间的目标的活性粒子。我们表明，这两个量的强烈影响的非均匀活动。当活动被分布为使得高活动区位于目标和起始位置之间时，与均匀活动系统相比，目标发现概率增加并且通过时间减少。此外，对于连续分布的轮廓，活性梯度导致活性颗粒沿梯度向上漂移，这与趋化性相似。整合出的取向自由度，我们推导出一个近似的Fokker-Planck方程，并表明，理论预测是非常好的协议与布朗动力学模拟。
2019-08-29 cond-mat.soft
Fluctuating hydrodynamics and the Brownian motion of an active colloid near a wall
在热涨落的斯托克斯流体中，球形活性胶体表面的牵引力包含被动、主动和布朗贡献。在这里，我们推导出这三个部分系统地，通过“投影”的流体使用的边界域积分表示的慢粘性流。我们发现的布朗牵引和流体中的热力的统计之间的确切关系，并推导出，从而，波动耗散关系的每一个不可约的张量谐波牵引模式。前两种模式给出了布朗力和力矩，从这些力和力矩出发，我们构造了关于胶体位置和取向的Langevin和Smoluchowski方程。我们强调的活动引起的故障的细致平衡，并提供了一个处方计算的布朗力和扭矩的配置依赖的方差。我们将这些一般结果应用于平面壁附近的活性胶体，最简单的几何形状与配置相关的方差，并表明，固定分布是非吉布斯的。我们推导出一个正则化的平移和旋转摩擦张量，布朗动力学模拟所必需的，确保积极的变化在所有距离的墙壁。指出了这些结果的多体推广。
2017-09-07 cond-mat.soft
Surface Tension Between Coexisting Phases of Active Brownian Particles
针对活性布朗粒子相分离中表面张力公式的矛盾，本文基于系统内禀压力推导出新的力学表达式，得出显著为正且随活性增加的表面张力，有望解决相关争议。
2025-03-05 cond-mat.soft
Critical behavior of active Brownian particles
我们研究了活性布朗粒子作为一个范例，真正的非平衡相变。在计算机模拟中，由于密度守恒的事实，对临界点的接近受到阻碍。我们提出了一种修改的采样有限尺寸波动，并成功地测试了这种方法的二维伊辛模型。利用这个模型可以精确地确定二维活性布朗粒子在$\text{Pe}_{\text{cr}}=40(2)$，$ϕ_{\text{cr}}=0.597(3)$的临界点。在此基础上，研究了相应的临界指数$β$、$γ/ν$和$ν$.我们的结果是不兼容的2D-Ising指数，从而提出了一个问题，是否存在相应的非平衡普适类。
2017-12-06 cond-mat.soft
Microscopic derivation of a field equation for active Brownian particles
Universidad de Chile（智利大学）
研究人员从高持续区硬核活性布朗粒子的类Enskog动理学理论出发，从头推导得到AMB+，并通过对关联函数的有效参数化使有效自由能有两个极小值，给出模型系数的佩克莱特数 leading 阶近似表达式。
2026-08-12 cond-mat.soft
Optimal navigation strategy of active Brownian particles in target-search problems
我们调查的探索模式的microswimmer，建模为一个活跃的布朗粒子，寻找一个目标区域位于一个良好的能源景观和分离的初始位置的粒子由高障碍。我们发现，微型游泳者可以通过调整其活动和持久性来响应环境的特征，从而提高其找到目标的成功率。主动布朗粒子的目标搜索模式是违反直觉的，并显示出对能量景观变化具有鲁棒性的特征。相反，跃迁速率和跃迁路径时间对特定能量景观的细节很敏感。与被动情况形成鲜明对比的是，额外的局部最小值的存在不会显著减慢主动目标搜索动态。
2021-09-01 cond-mat.soft
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 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
Perspective on "Active Brownian Particles Moving in a Random Lorentz Gas"
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
研究比较了活性粒子与布朗粒子在随机障碍物中的运动行为，发现活性粒子在特定条件下表现出更快的稳态达到和更低的有效扩散率。
2026-03-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Brownian Particles. From Individual to Collective Stochastic Dynamics
我们回顾了个体运动的理论模型，以及集体动力学和活性粒子的斑图形成。我们专注于简单的主动动力学模型，特别强调在统计力学的框架内，这种自我推进的实体的非线性和随机动力学。在复杂的物理-化学和生物系统中的这种活性单元的实例是化学动力纳米棒、反应扩散系统中的局部图案、运动细胞或宏观动物。在用随机微分方程描述点状活动粒子运动的基础上，讨论了不同的速度相关摩擦函数、各种涨落的影响，并计算了特征观测量，如定常速度分布或扩散系数。最后，我们不仅考虑了自由和受限的个体活性动力学，还考虑了活性粒子之间不同类型的相互作用。由此产生的集体动力学行为的大组件和聚集体的活动单位进行了讨论，并概述了最近的一些结果，时空斑图形成在这样的系统。
2012-02-11 cond-mat.other cond-mat.soft physics.bio-ph
Force-Free and Autonomous Active Brownian Ratchets
Leipzig University（莱比锡大学）；Charles University（查理大学）
研究无外力自主主动布朗马达的机制，通过空间调制但稳定的活动实现布朗粒子运动的定向，发现二维几何是必要条件，最大效率出现在中等活动水平。
2023-03-29 cond-mat.soft
Brownian Dynamics of Confined Suspensions of Active Microrollers
我们发展了有效的数值方法来进行多体布朗动力学模拟最近观察到的指进不稳定性在一个活跃的悬浮胶体辊沉积在墙上[M。德里德尔湾Delmotte，M. Youssef，S. Sacanna，A. Donev和P. Chaikin，Nature Physics，2016，doi：10.1038/nphys3970]。我们提出了一个随机的Adams-Bashforth积分的布朗动力学方程，它具有相同的成本，但更准确地比广泛使用的Euler-Maruyama计划，并使用随机有限差分捕获的随机漂移成比例的配置相关的迁移率矩阵的发散。我们使用Krylov方法生成布朗增量，并表明，对于被限制在重力或活动流的无滑壁附近的粒子，迭代次数与粒子的数量无关。我们的数值实验与主动辊表明，热波动设置的特征高度的胶体以上的壁，无论是在初始条件和随后的演变主导的主动流。特征高度又控制着指进不稳定性发展的时间尺度和波长。
2017-03-14 cond-mat.soft
Single-orientation Crystalline Domains of Active Brownian Particles Lead to Collective Motions
School of Physics and Electronic Information, Mianyang Teachers’ College（绵阳师范学院物理与电子信息学院）；Computer Network Information Center, Chinese Academy of Sciences（中国科学院计算机网络信息中心）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）
本研究发现活性布朗粒子的单向取向晶体域与运动相关区域重合，通过整体平移或旋转导致域间相对运动，从而形成集体运动。
2026-01-13 cond-mat.soft
Characteristic features of self-avoiding active Brownian polymers under linear shear flow
本文通过布朗动力学模拟研究了剪切流与活性噪声下柔性线性聚合物的构象与动力学特性，发现活性噪声会显著改变其幂律标度指数，并使剪切诱导拉伸呈现先压缩后拉伸的非单调行为。
2023-11-20 cond-mat.soft
Linear response approach to active Brownian particles in time-varying activity fields
在理论和模拟研究中，活性布朗粒子（ABPs）在三维散装系统暴露于时变的正弦活动波，通过系统运行。一个线性响应（绿色Kubo）形式主义推导出完全解析表达式的粒子的无扭矩偏振分布。活动波诱导通量，强烈依赖于颗粒的大小，并可用于反混的ABP的混合物或驱动颗粒进入系统的选定区域。进行三维朗之万动力学模拟以验证线性响应形式主义的准确性，其被示出为当颗粒小（即，高度布朗）或在低活性水平下操作。
2018-02-12 cond-mat.soft
Mode-Coupling Theory for Tagged-Particle Motion of Active Brownian Particles
我们推导出一个模式耦合理论（MCT）来描述在两个空间维度的活性布朗粒子（ABPs）的稠密系统中的示踪粒子的动力学。ABP经历平移和旋转布朗动力学，并配备有一个固定的自推进速度沿其取向矢量，描述了他们的主动运动。由此产生的运动方程的标记粒子密度关联函数描述的各种情况下的示踪剂动力学接近玻璃化转变：一个被动的胶体粒子在ABP的悬浮液中，一个单一的活性粒子在玻璃形成的被动主机悬浮液，和在一个浴的活性粒子的活性示踪剂。这些情况下，假设硬球粒子之间的相互作用的数值结果。对事件驱动的布朗动力学（ED-BD）模拟的主动和被动硬盘的理论的定性和定量的准确性进行了测试。模拟和理论被发现在定量协议，提供一个调整的整体密度（已知从玻璃态动力学的被动描述），并允许在主动主机系统的自推进速度的重新调整。这些调整解释了ABP-MCT通常高估动力学阻滞趋势的事实。我们还确认在模拟中的瞬态和稳态动力学密度关联函数的一个独特的功能，他们缺乏对称性下的时间反演，展示了系统的非平衡性质，以及它如何体现在理论。
2021-07-27 cond-mat.soft
Active Brownian particles at interfaces: An effective equilibrium approach
一个简单的理论方法是用来研究活性胶体在自由界面和附近的排斥基板。我们采用动态密度泛函理论来确定有效平衡系统中的稳态密度分布[Farage等人，E，91（2015）042310]。除了已知的积累在表面上，我们预测润湿和干燥过渡在一个平坦的排斥壁和毛细冷凝和蒸发在狭缝孔。这些新现象与体相中的运动诱导相分离（MIPS）密切相关。
2017-02-02 cond-mat.soft
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
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
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
Brownian microhydrodynamics of active filaments
在生物、物理和技术背景下，能够在没有外部驱动的情况下在静止流体中自发运动的细长体是常见的。流体的自发流动、布朗运动和物体的弹性之间的相互作用是一个具有挑战性的流固耦合问题。在这里，我们模拟这个问题，近似细长体作为一个弹性细丝，可以施加非平衡速度或应力在流体-结构界面。我们推导出这样一个积极的灯丝的运动方程，通过强制执行动量守恒的流体-结构相互作用，并假设在流体中的缓慢粘性流动。流体-结构相互作用可通过积分方程的解得到，达到任何所需的精度。一个简化形式的运动方程，允许有效的数值解，通过应用Kirkwood-Riseman叠加近似的积分方程。我们使用这种形式的运动方程来研究自由和铰接的最小活动细丝中的动力学稳态。我们的模型提供了基础，研究集体现象的动量守恒，布朗，主动丝悬浮液。
2015-08-12 cond-mat.soft
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
Two-field theory for phase coexistence of active Brownian particles
本文通过模拟活性布朗粒子在墙附近的准一维系统中的极化场动力学，观察到从均匀到非均匀极化状态的转变，并提出了基于微观和现象学论证的密度与极化场的粗粒化方程，以解释相共存现象。
2025-10-15 cond-mat.soft
Feedback-Controlled Active Brownian Colloids with Space-Dependent Rotational Dynamics
自推进胶体的非热性质为非平衡物理学提供了新的见解。描述其轨迹的中心数学模型是主动布朗运动，其中粒子以恒定速度移动，同时由于旋转扩散而随机改变方向。虽然存在几种反馈策略来实现位置相关的速度，但旋转扩散的空间和时间控制的可能性，这是由热波动决定的，仍然没有开发。在这里，我们解耦旋转扩散热噪声。使用外部磁场和离散时间反馈回路，我们调整的旋转扩散率的活性胶体以上和以下的热值的意愿和探索丰富的现象，包括异常扩散，定向运输，和本地化。这些发现为活性物质的控制增加了一个新的维度，对从最佳运输到智能材料的广泛学科都有影响。
2020-06-14 cond-mat.soft
Splitting probabilities for dynamics in corrugated channels: passive VS active Brownian motion
本文针对三维波纹通道中的粒子输运问题，采用Fick-Jacobs方法解析研究被动与主动布朗运动的分裂概率随系统参数的变化，揭示二者的行为异同，为识别粒子活性提供了特征依据。
2023-01-31 cond-mat.soft
