Molecular Dynamic study of model two-dimensional systems involving Janus dumbbells and spherical particles
我们已经进行了广泛的恒温分子动力学研究的二维系统，涉及Janus哑铃和球形粒子。Janus哑铃被建模为两个球体，标记为1和2，通过谐波键连接在一起。选定的Janus哑铃的球体1吸引其他Janus哑铃上的同类球体，而对1-1和1-2之间的相互作用是排斥的。另一方面，球形粒子被Janus粒子的中心2吸引，并被Janus粒子的中心1排斥。我们已经表明，可以在系统中形成的定向相的结构取决于键长的Janus哑铃和系统中的球形颗粒的数量的Janus哑铃的数量的比率。球形颗粒的存在对于形成取向相是必要的。对于所假设的模型，系统中取向相的形成取决于球形颗粒的浓度。相同数量的Janus和球形颗粒为层状相的形成创造了最佳条件。
2021-10-09 cond-mat.soft
Active textiles with Janus fibres
我们描述了由包括主动和被动组件的Janus纤维弯曲驱动的主动纺织品的重塑。通过使织物的总能量最小化，可以通过改变由Janus纤维的取向确定的弯曲方向来产生各种各样的形状。在某些条件下，交替的平衡态，一个绝对稳定的和另一个亚稳定的共存，并且它们的相对能量可以随着系统参数（例如致动时的延伸）的改变而翻转其符号。一个管理单元通过重塑一个特殊结构的纺织品再现捕蝇草效果。
2017-10-26 cond-mat.soft
Asymmetric Assembly of Lennard-Jones Janus Dimers
Janus（或“补丁”）粒子的自组装依赖于相邻粒子之间的精确相互作用。在这里，两个两亲性的Janus球内的二聚体在一个明确的流体的取向进行了研究与高几何分辨率。分子动力学模拟和第一原理能量计算与硬球和软球Lennard-Jones势，温度和疏水性是不同的。最可能的中心-中心-极角在40°至55°的范围内，由于取向熵，没有观察到极-极对准。由于溶剂排斥，接近90°的角度在能量上是不利的，并且我们意外地发现，球体之间的相对方位角受到溶剂排序的影响。
2021-06-22 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
Phase diagram of heteronuclear Janus dumbbells
使用聚集体积偏差蒙特卡罗模拟以及连续伞采样和直方图重新加权，我们研究了由两个接触的球体形成的哑铃系统的相图具有可变的大小，以及不同的相互作用特性。第一个球体（$h$）与属于不同哑铃的所有其他球体相互作用，具有硬球势。第二个球（$s$）通过方阱相互作用与属于不同哑铃的其他$s$球相互作用，并与所有剩余的$h$球具有硬球势。我们专注于$s$球大于$h$球的区域，如通过控制两个球的相对大小的参数$1\le α\le 2 $测量的。作为$α\to 2$，恢复了方阱球的简单流体，而$α\to 1$对应于Janus哑铃极限，其中$h$和$s$球具有相等的尺寸。根据$α$的值，可以观察到分为三类的许多相图。该$1.8 \le α\le 2$是由气-液相分离非常相似的纯方阱流体的临界温度和密度变化。当$1.3 \le α\le 1.8$，我们发现一个渐进的不稳定的气-液相图的自组装结构的开始，最终导致低于$α=1.2$的气-液转变的亚稳态。
2016-12-18 cond-mat.soft
Theory of light-activated catalytic Janus particles
我们研究了活性Janus粒子的动力学，这些粒子通过化学“燃料”的光活化催化分解在溶液中自推进。“我们开发了一个光活性自泳粒子的分析模型，该模型解释了粒子不透明催化面对光的“自遮蔽”。我们发现，自遮蔽可以驱动“趋光性”（朝向光源的催化帽的旋转）或“反趋光性”，这取决于粒子的性质。通过分析热噪声的影响，我们发现粒子取向的分布是由具有非平衡有效势的玻尔兹曼分布捕获的。此外，趋光（反趋光）粒子的平均垂直速度表现出超线性（次线性）的强度依赖性。总的来说，我们的研究结果表明，光活性粒子对光表现出丰富的“战术”反应，这可以用来编程复杂的三维轨迹。
2019-05-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Polarization of active Janus particles
我们研究了在温度梯度或浓度梯度中Janus粒子的集体运动。由于外部或自生场施加的扭矩，粒子在此梯度上对齐其轴。在一群自驱动粒子中，这种极化增强了相互作用驱动的约束。非均匀激光束的自偏振可以用来引导热粒子沿着给定的轨迹运动。
2014-01-30 cond-mat.soft
Screening of heterogeneous surfaces: charge renormalization of Janus particles
根据表面电荷的模式分解，发展了非均匀带电球体的非线性离子屏蔽理论。由此产生的静电势的远场分析导致电荷重整化从纯单极到偶极、四极等的自然推广，包括模式耦合。我们的新方案一般适用于大类的表面异质性，并明确适用于这里的Janus领域与不同的收费上，下半球，揭示了强大的重整化效应的所有多极。
2009-12-17 cond-mat.soft
Active Motion of Janus Particle by Self-thermophoresis in Defocused Laser Beam
研究了半金属包覆胶体粒子在激光辐照下的自推进。该运动是由自热泳引起的：即，在颗粒的金属涂覆侧处的激光吸收产生局部温度梯度，该局部温度梯度又通过热泳驱动颗粒。为了阐明其机理，首次测量了微尺度Janus粒子周围的温度分布和热滑移流场。通过测量粒子上的温度下降，自推进的速度与基于可访问参数的预测相吻合。作为驱动微型机械的一种应用，介绍了一种微型转子热机。
2010-11-04 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Self-assembly of active amphiphilic Janus particles
在这篇文章中，我们研究了两亲性Janus粒子的二维稀悬浮液的现象。我们分析了聚集体的形态如何从它们的自组装中出现取决于主动力的强度和方向。我们系统地探索和对比的现象，从粒子与一系列有吸引力的补丁覆盖。最后，我们说明了胶体的几何形状和它们的相互作用的方向性可以用来控制组装的活性聚集体的物理性质，并提出了可能的策略，利用自推进作为自组装的可调驱动力。
2021-02-23 cond-mat.soft
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
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
Interaction of Active Janus Particles with Passive Tracers
在这项研究中，我们研究了活动的SiO2-Pt Janus颗粒在2D浴的较小的二氧化硅示踪剂分散在不同的面密度。还探讨了对活性JP周围的示踪粒子的组织的影响。我们的实验表明，示踪剂和活性JPs之间的相互作用主要取决于碰撞的性质标志的接触时间。对于所有的浓度制度，我们已经表明，短时间的碰撞没有显着的影响，活动的JPs的运动，然而，在中等/长时间的碰撞示踪剂（S）可以导致显着的变化，在活动的JPs的运动，甚至导致他们旋转。在集中的制度，我们的实验揭示了一种新的组织行为的被动示踪剂的出现在尾随的Pt和领先的SiO2与强烈的依赖于碰撞的性质。
2021-07-07 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
Electrostatic Interactions between Janus Particles
在本文中，我们研究的'Janus'球的静电性质与不平等的电荷密度在两个半球。我们介绍了一种方法来比较连续模型蒙特卡罗模拟的离子双层（平均场）的非线性泊松-玻尔兹曼理论的预测。我们还通过平均场场论推导出了描述Janus粒子对相互作用的实用DLVO式表达式。使用一个大的参数集，我们能够探测的泊松-玻尔兹曼近似的有效性范围，从而DLVO类理论，这样的粒子。对于均匀带电的球体，这个范围对应的范围，预测由场理论研究均匀带电的平面。此外，我们发现类似的范围与Janus型电荷分布的胶体。我们介绍的技术和参数显示出更广泛的带电图案化粒子的未来研究的希望。
2012-09-17 cond-mat.soft
Influence of PEG on the Clustering of Active Janus Colloids
响应于局部环境线索以确定性方式推进的微米级胶体颗粒是自然界中发现的自推进实体的有用类似物。天然和合成的活性胶体系统通常都位于边界附近或拥挤的环境中。在这里，我们描述了实验中，我们测量过氧化氢浓度和分散的聚乙二醇（PEG）的5微米催化活性Janus颗粒在低浓度下的聚集行为的影响。我们发现，集群发生在合奏的活性Janus颗粒的增长与过氧化氢浓度在PEG的情况下的程度。一旦加入PEG，在低PEG体积分数下聚簇略有增强，但在较高PEG体积分数下聚簇减少。在较高的PEG体积分数下，聚类得到缓解的区域对应于先前发现推进被淬灭的区域。基于补充代理的模拟表明，集群增长与名义速度。这些数据支持了这样的假设，即随着推进速度的增加，活晶体的生长得到增强，但是添加PEG将倾向于减轻团簇形成，这是在这些条件下猝灭推进的结果。
2021-01-15 cond-mat.soft
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
Thermophoresis of Janus particles at large Knudsen numbers
计算了在有温度梯度的稀薄气体中运动的Janus球所受的力和力矩。大努森数的制度被认为是，与碰撞气体分子的动量要么从查普曼-恩斯科格分布或从二进制麦克斯韦分布之间的两个相对的平行板在不同的温度。在Janus粒子表面的反射特性的特征在于具有恒定的，但不同的值在每个半球上的调节系数。结果表明，Janus粒子优先取向，使半球具有较大的适应系数指向较低的温度。计算了颗粒的热泳速度，并研究了热泳运动对颗粒取向力矩大小的影响。分析计算支持直接模拟蒙特卡罗结果，扩大研究范围向较小的克努森数。结果揭示了纳米粒子从气相到冷表面上的定向沉积的效率。
2018-07-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effects of Tunable Hydrophobicity on the Collective Hydrodynamics of Janus Particles under Flows
具有非平衡自组织的活性胶体系统是生物学中一个长期存在的、具有挑战性的领域。为了理解流体动力学流动如何用于主动控制Janus粒子（JPs）的自组装，我们使用最近开发的用于悬浮在粘性背景流中的两亲JPs的多体流体动力学的模型（JFM，941，2022）。我们研究如何产生各种形态从调整JP-溶剂界面的疏水分布。我们发现JPs组装成单层、多层和条纹结构。为了介绍动力学，我们包括一个线性剪切流和一个稳定的泰勒-格林混合流，并测量集体动力学的JP颗粒在他们的（a）自由能从JPs之间的疏水相互作用，（b）序参量为订购的JPs在他们的董事的排列，和（c）应变参数，捕获在组装的变形。我们表征了JP结构的有效材料性质，发现单层结构在剪切流动下增加了取向顺序，多层结构表现为剪切变稀流体，条纹结构具有屈服应力。这些数值结果提供了见解的动态控制的非平衡活性生物系统具有类似的自组织。
2022-08-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Active colloids at fluid interfaces
如果活性Janus颗粒被捕获在液体和流体之间的界面处，则由于两个相邻流体相之间的粘度对比，其沿着界面的自推进运动受到颗粒上的净扭矩的影响。对于一个简单的模型，一个活跃的，球形的Janus胶体，我们分析的条件下，沿界面发生翻译，我们提供相应的持久性长度的估计。我们表明，在某些条件下，这样的粒子的持久性长度是显着大于相应的散装液体，这是在最近的实验研究中观察到的趋势。
2016-02-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Multiplicity of actuated shapes in woven fabrics with twisted Janus fibres
我们调查的驱动机织物，包括积极的Janus纤维与强加的扭曲，弯曲在各向同性和非对称状态之间的相变时，在可变方向。包含具有不匹配的节距或旋向卷曲的一对Janus纤维的纺织品的基本特征是在延伸系数的一定范围内存在具有不同能量的多个稳定形状。如果活性纤维闭合成环，则产生扭转以适应弯曲方向的调整。通常通过添加更多的被动丝来稳定结构，并且在这种情况下也观察到多稳定性。
2018-06-25 cond-mat.soft
The influence of frequency and gravity on the orientation of active metallo-dielecric Janus particles translating under a uniform applied alternating-current electric field
针对交流电场中金属-介电 Janus 颗粒取向偏离问题，本文通过实验和转矩平衡分析揭示频率、电压、重力及颗粒-壁面作用的共同影响，并证明取向偏离会降低迁移率。
2023-12-05 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
Light-Activated Self-thermophoretic Janus Nanopropellers
Univ. Bordeaux, CNRS, Centre de Recherche Paul-Pascal (CRPP)（波尔多大学，法国国家科学研究中心，保罗-帕斯卡研究中心）；CNRS, ENSL, Laboratoire de Chimie（法国国家科学研究中心，里昂高等师范学校，化学实验室）
本研究通过光激活实现无燃料、可逆的Janus纳米推进器，展示其在纳米尺度上操控主动物质的能力。
2026-02-19 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
Effect of a Cone Shape on the Motion of Active Janus Colloids
Green and Low-Carbon College, Yancheng Teachers University（盐城师范学院绿色低碳学院）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
通过双光子聚合3D打印和交流电场实验，研究了锥形形状对Janus微游泳者推进速度的影响，发现球形粒子最快，锥形突起影响速度，并揭示了频率依赖的运动方向反转。
2026-06-16 cond-mat.soft
Self-Propelled Janus Colloids in Shear Flow
为了充分利用人工活性胶体的潜力，研究它们对包括外部流动在内的各种外部刺激的反应具有极大的兴趣。因此，在本研究中，我们对悬浮在毛细管中的水性介质中的SiO2-Pt Janus颗粒进行了不同剪切流速的实验。粒子推进使用不同的H2 O2（燃料）浓度。对于一个特定的推进速度，随着剪切流的增加，从通常的随机主动运动到优先运动跨流线，然后最后沿流迁移的活动Janus粒子的运动的过渡，观察。我们的分析表明，这些转变是由扭矩由于近壁w.r.t.自推进。剪切扭矩有趣的是，我们发现，只有当这些扭矩是可比的，粒子排列的方式，使他们迁移显着跨越流线。
2020-06-19 cond-mat.soft
Cluster formation and phase separation in heteronuclear Janus dumbbells
我们最近研究了由两个相同的相切硬球构成的模型胶体哑铃的相行为，其中第一个球被有吸引力的方阱相互作用包围（Janus dumbbells，Munaubert G等人2014软物质10 5269）。在这里，我们通过在模型中引入硬核直径的尺寸不对称性来扩展我们先前的分析，并研究由此获得的富集相场景。通过采用标准的蒙特卡罗模拟，我们表明，在这样的“异质Janus哑铃”一个较大的硬球网站促进集群的形成，而在相反的条件下，气-液相分离发生，与中间不对称的两个阶段的行为可能会竞争的一个狭窄的间隔。此外，一些特殊的几何安排，如lamantum，观察到只有周围的完美对称的情况。一个定性的协议，发现与最近的实验结果，它表明，在异质二聚体的分子表面的粗糙度导致形成的胶态胶束。
2014-12-04 cond-mat.soft
Directed Autonomous Motion and Chiral Separation of Self-Propelled Janus Particles in Convection Roll Arrays
自推进的两面神粒子由于它们自己的引擎而表现出自主运动。然而，由于这种运动的方向随机变化，它们对于新兴的纳米技术和生物医学应用几乎没有用处。在这里，我们数值计算表明，手性活性Janus的运动可以直接使他们的对流辊的线性阵列。自航运动的整流功率可达60%以上，远大于以往的报道。我们表明，手性Janus粒子的运动整流导致显着的分离的消旋和左旋活性粒子从外消旋二元混合物。此外，我们证明了如何有效地整流效果可以被利用来分离双螺旋和左旋粒子时，他们的固有扭矩分布与高斯统计。
2023-03-26 cond-mat.soft
Hydrodynamic stresses in a multi-species suspension of active Janus colloids
本研究通过系统粗粒化微观动力学，计算活性Janus胶体多物种悬浮液的流体动力学应力张量多组分贡献，揭示单物种系统应力强度的调控机制及多物种系统中活性对张量的修饰与非互易性的产生。
2025-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
Self-assembly and time-dependent control of active and passive triblock Janus colloids
本研究通过BD模拟扩展了活性三嵌段Janus胶体在更广密度与温度下的自组装研究，并提出一种活性时间协议，在更宽密度范围内实现了Kagome结构结晶，且结晶边界与早期MC模拟高度吻合。
2025-04-29 cond-mat.soft
Phase separation dependent active motion of Janus lipid vesicles
本文制备了相分离形成的Janus巨型单层囊泡，在交流电场下通过诱导电荷电渗实现自推进，并揭示了电场导致的run-and-tumble运动、增强旋转扩散及货物释放能力，为可编程人工微游泳器提供了新路径。
2023-11-01 cond-mat.soft physics.chem-ph
Self Assembly of Janus Ellipsoids
我们提出了一个原始模型的Janus椭球体，代表粒子与椭圆形的核心和两个半表面编码不同的属性，例如，疏水性和亲水性，分别。我们使用蒙特卡罗模拟研究了纵横比对自组装形态和动态聚集过程的影响。我们还讨论了我们的结果和Janus领域的早期结果之间的某些差异。特别是，我们发现，聚集体的大小和结构可以控制的纵横比。
2011-08-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dielectrophoretic response and electro-deformation of soft bioparticles interacting with a metallo-dielectric Janus active particle
本研究探讨了外加电场下细胞核与金属-介电Janus活性粒子相互作用的介电泳响应与电致变形，通过等效液滴两相模型模拟，发现JP覆盖率可作为评估细胞核可变形性的生物力学标志物。
2025-04-20 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
Wall accumulation of confined active Janus colloids due to effective active diffusivity
Florida International University（佛罗里达国际大学）；Colorado Mesa University（科罗拉多梅萨大学）；University of Colorado at Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
研究揭示了受限活性Janus胶体在交流电场下因有效跨通道扩散率导致的壁积累机制，通过实验测量发现粒子在通道内的时间依赖性再分布，揭示了约束控制的主导时间尺度。
2026-05-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembly of amphiphilic Janus particles at planar walls: A density functional study
利用密度泛函理论研究了两亲分子在平面壁面上的结构形成。分子被建模为（硬）球组成的亲水性和疏水性的部分。由此产生的Janus粒子的方向被描述为表示内部自由度的向量。我们的密度泛函方法涉及基本测量理论结合平均场近似的各向异性相互作用。考虑中性、亲水性和疏水性壁，我们研究了粒子的吸附，着重于表面场和相互作用离子诱导的有序现象之间的竞争。最后，我们考虑系统限制在两个平面的墙壁。结果表明，各向异性Janus相互作用在低温下产生明显的挫折效应。
2010-12-06 cond-mat.soft
Dynamically stable optical trapping of thermophoretically active Janus colloids
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
该研究通过动态稳定光学捕获Pt-硅胶Janus粒子，展示了热泳效应和位置分布的局域到非局域转换，推动了活性物质受限系统的理解。
2026-01-12 cond-mat.soft physics.app-ph physics.optics
Linear and angular motion of self-diffusiophoretic Janus particles
利用Onsager-Casimir倒易关系，从理论上研究了自扩散电泳Janus粒子的主动运动。示出了单个JP的线速度和角速度分别是由JP上的力和扭矩引起的电化学力与流体流场的耦合引起的。通过将反应溶质的连续性方程减少到对应的电化学场的泊松方程，提供了半封JP催化溶质在其表面的化学反应的模型计算。我们发现，一个各向异性的化学活性本身就足以引起积极的线性运动的JP，而积极的旋转只发生在JP是不是轴对称的。在特定的相互作用的情况下，与溶质，JP的活性线速度示出相关的化学计量加权和的反应溶质的摩擦系数（或流体动力学半径）。我们的相互治疗进一步表明，需要观察远场扩散电泳的JP之间的相互作用，这依赖于在JP表面的界面溶质过剩与溶质的一个特定的相互作用。最值得注意的是，我们的方法适用于超越边界层近似和占主动运动的扩散和电泳性质。
2019-09-24 cond-mat.soft
Probing the spatiotemporal dynamics of catalytic Janus particles with single-particle tracking and differential dynamic microscopy
我们展示了微分动态显微镜和粒子跟踪的时空行为的表征活性Janus胶体的中间散射函数（ISF）。我们提供了一个分析解决方案的ISF的范例主动布朗粒子模型，并找到惊人的协议与实验结果从最小的长度尺度，其中平移扩散和自推进占主导地位，最大的，探测有效扩散由于旋转布朗运动。在中等长度尺度下，特征振荡解决了定向运动与取向弛豫之间的交叉，并使我们能够区分主动布朗运动与其他重取向过程，例如，翻滚运动理论预测的直接比较可靠地产生粒子的旋转和平移扩散系数，其速度分布的平均值和宽度，以及这些参数的时间演变。
2018-08-21 cond-mat.soft
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
Orbits, spirals, and trapped states: Dynamics of a phoretic Janus particle in a radial concentration gradient
本文提出球形趋化Janus粒子在径向浓度梯度中的理论模型，解析其速度，发现较线性梯度更丰富的动力学行为（含圆形轨道与俘获态），并揭示趋化迁移率比是调控关键，为微尺度操控与表面性质测量提供新途径。
2025-05-26 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
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
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
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
The stress tensor of dilute active colloidal suspensions
Center for Nonlinear Phenomena and Complex Systems, Université Libre de Bruxelles (U.L.B.)（非线性现象与复杂系统中心，布鲁塞尔自由大学）
研究稀释活性胶体悬浮液的应力张量，结合自扩散菲克效应和化学反应，推导出有效粘度公式及两个新贡献。
2025-03-14 cond-mat.soft
Orientational dynamics of a heated Janus particle
利用大尺度分子动力学模拟研究了具有自推进特性的加热Janus粒子的取向动力学。胶体与溶剂的微观相互作用中的不对称性通过为球体的两个半部选择不同的润湿参数来实现。因此，由于两个半球中固体-流体边界上的不同界面阻力，在球体的两极之间产生温度梯度。正是这种自我产生的温度梯度导致了沿着对称轴方向的自我推进。在这篇文章中，我们看看这样一个系统的取向动力学，以及随后的增强平移扩散在晚些时候。从模拟测量的对称轴的取向相关性，并提供了一个直接访问的旋转扩散常数。加热导致胶体的旋转扩散率增加。我们量化这种增加的旋转扩散对温度差的两面神球的两极，以及平均表面温度差从周围的fluid.We表明，后来的量化是更好的，并导致数据崩溃的微观相互作用的不同选择。还测量了不同润湿参数选择下的平均推进速度。自我推进的方向性取决于微观相互作用。我们表明，每当有吸引力的相互作用的胶体与溶剂被关闭，泳动的变化标志。此外，对于低于某个阈值的加热，推进速度为零。最后，我们结合测量的推进速度和旋转扩散时间来估计粒子的长时间扩散系数的增强。
2018-06-25 cond-mat.soft
Critical Casimir interactions between Janus particles
近年来，人们对片状和Janus粒子的自组装和相行为的研究产生了浓厚的实验和理论兴趣。虽然在这方面的追求已经提出了各种有效的相互作用，并使用，以实现定向组装，关键卡西米尔效应脱颖而出，特别适合在这方面，因为它提供了吸引和排斥的相互作用，以及一个敏感的温度控制其强度的潜力。具体来说，我们已经计算了临界Casimir力之间的一个单一的Janus粒子和横向均匀的基板以及基板与化学步骤。我们使用了Derjaguin近似，并将其与全平均场论的结果进行了比较。一个修改的Derjaguin近似原来是一般可靠的。基于这种方法，我们推导出了两个Janus柱之间以及两个Janus球之间的有效力和有效势。
2016-05-17 cond-mat.soft
Phoretic Interactions Generically Induce Dynamic Clusters and Wave Patterns in Active Colloids
本文介绍了一种具有代表性的光相互作用活性胶体的极小模型。结合动力学理论，线性稳定性分析，和自扩散电泳和自热泳Janus胶体的自推进和电泳相互作用之间的一般关系的参数空间塌陷到两个维度：面积分数和Péclet数。当自生电泳场的寿命不是太短时，这种崩溃就会出现，并导致一个通用的相图，显示电泳相互作用{ \it generally}在典型的Janus胶体中诱导斑图形成，即使在非常低的密度下。由此产生的模式包括波和动态聚集体非常类似于在Janus胶体稀悬浮液实验中发现的活簇。
2017-06-05 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
