Emergence Of Directional Rotation In Optothermally Activated Colloidal System
实验证明光热活性-被动胶体结构在光学约束下可产生定向旋转，其手性和角速度由胶体相对位置、光强及胶体尺寸调控，无需利用光角动量，为布朗引擎及生物旋转动力学研究提供启示。
2023-09-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.AO
Emergence and percolation of rigid domains during colloidal glass transition
使用视频显微镜，我们测量本地的空间约束无序的二元胶体样品，从稀释的流体堵塞的玻璃，并探测其空间和时间的相关性，在玻璃化转变过程中的本地动态。我们观察到的林德曼标准，这正好与发病的玻璃态动力学在过冷液体内的约束和本地动态之间的显着相关性的出现。流体中的刚性域被确定的基础上的本地约束，并表现出逾渗过渡附近的玻璃化转变，伴随着动力学的不均匀性的出现。我们的研究结果表明，空间的约束，而不是非晶结构的几何形状是关键，连接在无序材料中的复杂的时空相关性。
2019-02-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Emergence of Self-dual Patterns in Active Colloids with Periodical Feedback to Local Density
自组织研究的中心任务是探索涌现的一般机制。然而，这是抑制了一个完整的知识出现的微观动力学的缺失。在这里，在这项研究中，自组织模式的微观动力学研究和量化的周期性推进的昆克系统。在颗粒水平上的推进和排斥之间的周期性耦合导致局部定向振荡的颗粒流，并承诺一个循环的正反馈的密度波动。然而，由此产生的集群阶段的全球演变是由一个全球的双重转变。作为对偶变换的稳定吸引子，自对偶图案包括条纹图案和正方形格子，可以通过调节推进的强度和频率来实现。然而，条纹是可能的，只有在强烈的推进，边界粒子流可以形成。研究结果表明，不同长度尺度上的羽化动态受不同机制的控制。不同微观动力过程之间的竞争和相互作用在决定涌现产物方面起着核心作用。此外，周期性振荡的自对偶图案展示了时间晶体的经典方法。
2022-04-20 cond-mat.soft nlin.PS
Spontaneous chiralization of polar active colloids
极性活性颗粒构成能够沿着由其极轴给出的优先方向推进的广泛类别的合成胶体。在这里，我们展示了一个通用的自泳机制，导致他们的自发手性通过对称性破缺不稳定性。我们发现，从一个极性的一个手征对称性的活性粒子的过渡的特点是积极的旋转和圆形轨迹的出现。我们表明，不稳定性是由溶质的平流，相互作用不同的两个部分的颗粒表面，它发生通过超临界干草叉分叉。
2021-01-29 cond-mat.soft
Phase separation of passive particles in active liquids
胶体颗粒在活性液体中的输运特性已被广泛研究。它导致了对被动和主动粒子之间相互作用的更深入理解。然而，胶体颗粒在活性介质中的相行为却很少受到关注。在这里，我们提出了一个相结合的实验和数值研究的被动胶体分散在悬浮液中的活性颗粒。我们的研究揭示了动态群集的胶体在活性介质中由于活性噪声和有吸引力的有效电位之间的相互作用的胶体。胶体颗粒与细菌的大小比例决定了相互作用的强度。随着胶体相对尺寸的增加，有效电势变得更强，团簇的平均尺寸增大。模拟揭示了宏观相分离的被动胶体在足够大的尺寸比。我们将介绍密度涨落和流体动力学相互作用在有效相互作用的出现中的作用。
2023-01-27 cond-mat.soft
Colloidal templating at a cholesteric - oil interface: Assembly guided by an array of disclination lines
我们模拟胶体（半径$R \sim 1μ$ m）之间的界面处捕获的胆甾相液晶和不混溶的油，在那里的螺旋顺序（间距p）在散装冲突的界面处诱导的取向，稳定有序阵列的向错。对于指向矢场在胶体表面的弱锚定强度W，这产生了一个模板，有利于颗粒位置在缺陷线的顶部或中间，这取决于$α= R/p$。对于小的$α$，光学显微镜实验证实了这一点，但对于较大的$α$没有看到模板。这可能源于出现在中等W的一个崎岖的能源景观与缺陷重连。
2013-11-08 cond-mat.soft
Emergence of Anti-chemotactic Flocking in Active Biomimetic Colloids
本研究通过实验与理论揭示，肌动蛋白踏车运动驱动的胶体因局部资源竞争产生抗趋化性和自推进，进而涌现集群行为，并指出活性应力与反应-扩散耦合是活性剂重塑环境时多尺度行为涌现的通用机制。
2025-05-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
Dynamics, crystallization and structures in colloid spin coating
旋涂是一种快速、可重复地制备聚合物薄膜和胶体晶体的非平衡技术。在这篇综述中，我们提出了一个概述的理论和实验研究的胶体悬浮液的旋涂。首先讨论了旋涂过程的动力学，我们从理论和实验两方面提出了见解。用聚合物溶液旋涂和用单分散胶体悬浮液旋涂之间的关键区别是在后者中出现长范围（厘米尺度）取向相关性。我们讨论了在不同的物理制度，揭示了许多不寻常的部分有序结构，具有长程取向顺序，但没有长程平移顺序的实验。这些结构的性质可以通过在旋涂过程中添加电场或磁场来定制。这些部分有序的结构可以被认为是用于研究结晶不良和缺陷丰富的固体的基本原理的模型系统，并且它们也可以用作图案化和/或多孔光学和磁性材料的模板。
2013-01-10 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
Dynamic capillary assembly of colloids at interfaces with 10,000g accelerations
软物质的极端变形是我们理解各种系统中的冲击、断裂和相变效应的核心。然而，尽管人们对这一领域的兴趣越来越大，但软物质远离平衡的行为仍然是一个挑战。胶体悬浮液通常用于可视化软物质中的涌现行为，因为它们提供了对粒子间相互作用的精确控制，并且易于通过光学显微镜进行可视化。然而，以前的研究仅限于变形的数量级太慢，不能代表极端变形。在这里，我们使用一个二维模型系统，一个单层的胶体限制在一个流体界面，探测和可视化的微观结构的演变过程中，由超声驱动的高速变形。我们观察到的出现的一个瞬态网络的字符串，并使用离散粒子模拟表明，它是由一个微妙的相互作用的动态毛细作用和流体动力学粒子之间的相互作用，在高频率振荡。值得注意的是，我们发现了胶体系统中惯性效应的证据，这是由接近10，000 g的加速度引起的。这些结果也表明，软物质的极端变形提供了新的机会，斑图形成和动态自组装。
2018-02-26 cond-mat.soft
Self-assembly of colloidal molecules due to self-generated flow
通过聚集而产生的结构是一个迷人的话题，具有根本性和实际意义。在这里，我们证明了自生溶剂流可以用来产生长程吸引力的胶体规模，与子皮牛顿力延伸到毫米范围。我们观察到一个丰富的动态行为的形成和融合的小集群类似的分子，其动力学是由一个有效的保守能量，衰减为$1/r$。打破流动对称性，这些集群可以被激活。
2017-02-26 cond-mat.mtrl-sci 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
Dynamics and Clogging of colloidal monolayers magnetically driven through an heterogeneous landscape
我们结合实验和数值模拟来研究堵塞的出现在一个系统的相互作用的顺磁性胶体颗粒驱动对一个无序的景观较大的障碍。我们考虑一个单一的孔径景观的不动的二氧化硅颗粒是不可逆地附着在基板上。我们使用一个外部旋转磁场来产生一个行波势，该势驱动磁性粒子以恒定且频率可调的速度撞击这些障碍物。实验上，我们发现，粒子显示出间歇动力学与幂律分布在高频率。我们重现这些结果，通过使用数值模拟，并表明，堵塞在我们的系统中出现在大的频率，当颗粒desperize与移动的景观。此外，我们使用该模型来探索隐藏的作用的灵活性的障碍位移和粒子之间的流体动力学相互作用的影响。我们还考虑数值直壁的情况，并调查在这种情况下出现堵塞的参数范围。我们的工作提供了一个软物质实验台系统，以研究堵塞的影响，在驱动的微尺度物质。
2020-07-08 cond-mat.soft
Synthetic paracrine signaling of colloids drives self-assembly limit cycles
Utrecht University（乌得勒支大学）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
该研究提出一种旁分泌信号胶体模型，通过粒子产生的信号分子调控相互作用，模拟实现了自组装极限环，为构建类生命非平衡活性物质提供了平台。
2026-08-05 cond-mat.soft
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
Tuning the random walk of active colloids
像游动的细菌或自推进的胶体这样的活性粒子，可以自发地组织成迷人的大尺度动态结构。这些集体状态从单个粒子的运动模式（通常是随机行走）中出现，还有待于在一个定义明确的合成系统中进行探索。在这里，我们报告间歇性胶体运动的实验实现，再现了许多游泳和群集细菌常见的运行和翻滚和利维轨迹。我们的策略使定制的序列重复的“运行”（近恒速直线平移）和“翻滚”（看似不稳定的转弯），以模仿任何随机行走。这种在微尺度上主动运动的新范例为主动悬浮中出现的集体动力学的实验探索开辟了新的机会。我们发现，这些随机步行者的人口表现出的行为，让人想起细菌悬浮液，如动态集群和中尺度的顺从性一样的流。
2019-08-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Non-equilibrium dynamics of a confined colloidal bilayer in planar shear flow
利用布朗动力学（BD）模拟，我们研究了剪切流对受限于狭缝孔中的带电胶体系统的结构和动力学性质的影响。我们的模型包括球形微离子通过Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）和软球势相互作用。DLVO参数根据在低离子强度的溶剂中的中等带电的二氧化硅颗粒（具有化合价Z $\sim$ 35）的系统来选择。在所考虑的限制条件下，胶体形成两个明显的层。在本研究中，我们调查剪切诱导的过渡层中的平移顺序和动力学，包括平移扩散的讨论。特别是，我们表明，在剪切熔化状态下的扩散可以描述一个分析模型，涉及一个单一的剪切驱动粒子在谐波陷阱。我们还探讨了锯齿形运动的出现，其特征在于在涡度方向的层中的粒子的时空振荡。最近在厚得多的胶体膜的实验中也观察到了类似的行为。
2013-05-31 cond-mat.soft physics.comp-ph
The structure and dynamics of self-assembling colloidal monolayers in oscillating magnetic fields
在所谓的活性流体中，已经观察到许多迷人的现象，例如大规模的集体流动，增强的流体混合和斑图形成。活性流体由能够吸收能量并将其耗散到流体介质中的颗粒组成。对于浸没在液体中的活性颗粒，流体介导的粘性应力可以在集体行为的出现中起重要作用。在这里，我们实验研究它们在自组装磁驱动的胶体颗粒，可以迅速形成有组织的六边形结构的动力学中的作用。我们发现，粘性应力降低六方有序，产生较小的集群，并显着降低团簇形成的速率，同时保持系统在恒定的数密度。此外，我们发现团簇形成的时间和长度尺度取决于梅森数（Mn），或粘性磁力的比例，标度为t / Mn和L / Mn^（1/2）。我们的研究结果表明，粘性应力阻碍集体行为的自组装胶体系统。
2013-11-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Pattern formation of dipolar colloids in rotating fields: Layering and synchronization
本文报道了在旋转磁场中具有永久偶极矩的球形胶体粒子系统的布朗动力学（BD）模拟和理论结果。在固定的填充分数和偶极耦合参数下进行模拟，我们构建了一个完整的非平衡相图作为驱动频率（$ω_0$）和场强（$B_0$）的函数。该图包含同步状态和异步状态，在同步状态下，单个粒子以（平均）恒定相位差跟随场。同步是伴随着层的形成，即通过空间的dopry-breaking，类似于系统的诱导偶极子在旋转领域。然而，在永久偶极子的情况下，太大的$ω_0$产生分层的故障，由单粒子旋转动力学从同步到异步行为的复杂变化补充。我们表明，极限频率$ω_c$可以很好地描述为一个分支的非线性运动方程的单个粒子在粘性介质中旋转。最后，我们提出了一个简单的密度泛函理论，它描述了层的出现在完美的同步状态作为一个平衡相变。
2011-03-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Optothermal Revolution: Colloids in an Optical Ring Trap
本研究实验发现环形光学照明下胶体二聚体和三聚体在光热相互作用下产生定向旋转，揭示了通过光场强度调控其动力学的机制，为理解生物群体协调运动提供了模型。
2024-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.optics
Shape Selection in Diffusive Growth of Colloids and Nanoparticles
我们报告的数值研究的三维模型的扩散生长的细颗粒，其内部结构对应于不同的晶格。生长的簇（颗粒）浸没在扩散（非晶格）单体的周围介质中，并与扩散（非晶格）单体交换单体构建块。后者的表面上的动力学占允许，除了分离，单体运动到邻近的空晶体位点，根据概率规则模仿本地热化。我们的模型的关键新功能是专注于一个单一的集群的增长，作为一个结晶的核心，没有发展的缺陷，可以控制大规模的增长模式。这种单一的、无缺陷的核心增长是由所假设的特定动力学规则强加的。我们的结果提供了一个可能的解释实验观察到的形状均匀性，即，在合成均匀的胶体和纳米颗粒时，固定的、近似均匀尺寸的比例。我们展示了定义明确的颗粒形状出现在这样的增长的基本原则。具体地，对于给定的晶体结构，几种形状是可能的。形成遵循晶体对称性且均匀的形状可能是生长过程的非平衡性质的结果。生长颗粒的形状可以通过改变动力学过程的相对速率以及通过调节周围介质中单体的浓度来控制。
2009-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical heterogeneity in aging colloidal glasses of Laponite
玻璃由于其长的弛豫时间而表现为固体;然而这种缓慢响应的起源仍然是一个谜。增长的动态长度尺度，由于合作运动的粒子被认为是核心的理解这两个缓慢的动力学和刚性的出现。在这里，我们提供了实验证据的一个不断增长的动态异质性的长度尺度，随着等待时间的增加，在一个老化的胶态玻璃Laponite增加。的动态的异质性的签名如下从动态光散射测量中，我们研究了旋转和平移扩散的盘形颗粒的Laponite悬浮液。这些测量伴随着同时微观流变学和宏观流变学实验。我们发现，粒子的旋转扩散减慢速度比他们的平移运动。平移和取向自由度的这种解耦发现其起源于动态异质性，因为旋转和平移探测样品中的不同长度尺度。宏观流变学实验表明，低频剪切粘度的增加速度比旋转和平移扩散弛豫时间快得多。
2012-03-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistics, distillation, and ordering emergence in a two-dimensional stochastic model of particles in counterflowing streams
本文提出了一个描述两类粒子逆向运动的随机模型。该模型概括了描述随机系统中传输的理论框架，因为粒子可以作为移动障碍物工作，而一个物种的粒子与另一个物种的粒子沿相反的方向移动，或者它们可以在时间演化过程中作为固定的障碍物留在原地。我们进行了详细的研究统计有关的交叉时间的粒子，以及横向过渡的影响所需的时间，系统达到一个完全的地理分离的物种的状态。通过观察二维走廊中粒子浓度的变形，研究了干扰的空间效应。最后，我们观察到在我们的研究中形成的模式的车道达到稳定状态，无论用于演变的初始条件。在涉及带电胶体运动的真实实验和基于朗之万方程的行人动力学模拟中也观察到类似的结果，当考虑周期性边界条件时（颗粒在环对称中逆流）。通过蒙特卡罗数值模拟和数值积分得到的结果相互吻合。然而，与以往的研究不同，在这项工作中考虑的动力学不是牛顿为基础的，因此，即使是人工的情况下，自我推进的对象应该在这个第一原理建模研究。
2017-04-17 cond-mat.soft
Emergent single-species non-reciprocity from bistable chemical dynamics
Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization (MPI-DS)（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）；Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, University of Oxford（牛津大学鲁道夫·皮尔斯理论物理中心）
研究通过双稳化学动力学实现单物种胶体非互惠相互作用，揭示了动态化学浓度对胶体行为的影响，展示了自组织极性集体游动等新兴动态。
2026-03-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Nonequilibrium critical Casimir interactions in binary fluids
浸入临界二元液体混合物中的胶体受到临界卡西米尔力（CCF）的影响，因为它们限制了其浓度波动并通过有效表面场影响后者。迄今为止，CCF仅在热力学平衡下进行了研究。然而，由于临界减速，颗粒周围的序参量很容易被胶体的任何运动或溶剂流动所扰动。这导致了国家合作框架中重大但基本上未探索的变化。本文研究了近临界流体混合物中单个胶体颗粒的拖曳力以及两个胶体在CCF作用下的相对运动。为了解释序参量场、溶剂速度场和粒子运动之间的动力学耦合，我们使用流体粒子动力学方法。这些研究将对CCF的理解从热平衡扩展到与当前实验相关的非平衡过程，并显示临界点附近出现的显著效应。
2013-06-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Emergence of dynamic vortex glasses in disordered polar active fluids
在平衡状态下，无序与拓扑缺陷合谋，重新定义了晶体、超导体和液晶等各种系统中物质的有序状态。然而，远离平衡，淬火无序对活性凝聚态物质的影响实际上仍然是未知的。在这里，我们揭示了一种状态的强烈无序的活性物质，没有对应的平衡：一个动态的旋涡玻璃。结合高含量的微流体实验和理论，我们展示了胶体群如何集体巡航通过无序而不放松其流动的拓扑奇异性。由此产生的状态是高度动态的，但流动模式，由有限密度的冻结旋涡，是固定的和指数退化。淬火各向同性无序作为一个随机的规范场，将活性液体变成动态涡旋玻璃。我们认为，这种强大的机制应该塑造集体动力学的一大类无序的活性物质，从合成活性向列细胞的集合探索异质介质。
2020-09-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergence of Synchronization-Induced Patterns in Two-dimensional Magnetic Rod Systems under Rotating Magnetic Fields
该研究通过分子动力学模拟，揭示了旋转磁场下二维磁性棒系统中基于同步程度出现的三种同步状态，并利用相图阐明了磁场强度与频率对自组织结构形成的调控作用。
2024-05-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polar state memory in active fluids
自发出现的相关状态，如羊群和漩涡是显着的集体动力学和自组织观察活性物质的主要例子。在几何约束系统中，全局相关极态的形成是通过宏观稳定旋转涡旋的出现来进行的，该涡旋自发地选择顺时针或逆时针全局手征态。在这里，我们揭示了一个全球性的胶体辊形成的漩涡具有状态记忆。即使停止能量注入和终止活动，信息仍保持存储。我们表明，随后形成的集体状态后重新激励系统是不是随机的。我们结合实验和模拟来阐明如何结合流体动力学和静电相互作用导致隐藏的不对称性编码的手性状态的系统的局部粒子的位置顺序。可以访问和利用所存储的信息，以通过对活性的时间控制来系统地命令活性液体的后续极性状态。随着按需控制的新兴集体状态的手性，活性液体提供了新的可能性，在微观尺度上的流动操纵，运输和混合。
2021-07-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamic Control of Particle Deposition in Evaporating Droplets by an External Point Source of Vapor
通过蒸发固着液滴将颗粒沉积在表面上对于诸如印刷、薄膜沉积和自组装等多种现象都是重要的。最终沉积物的形状取决于蒸发过程中液滴内的流动。这些流量通常在过程开始时由液滴及其环境的固有物理、化学和几何性质确定。在这里，我们证明了确定性的出现和实时控制的Marangoni流动的蒸发液滴内的外部点源的蒸汽。通过改变源位置，我们可以在空间和时间上调节这些流动，以可控的方式在表面上形成胶体。
2018-01-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Turning a yield-stress calcite suspension into a shear-thickening one by tuning inter-particle friction
我们表明，非布朗方解石颗粒在甘油-水混合物中的悬浮液可以连续地从屈服应力悬浮液调整到剪切增稠悬浮液-没有可测量的屈服应力-通过添加各种表面活性剂。我们解释我们的研究结果在最近的理论框架内，模型的流变学效应的应力依赖性约束粒子间的运动。裸方解石颗粒悬浮液被发现有有限的屈服应力。在这些悬浮液中，约束颗粒间滑动的摩擦接触在无限小的施加应力下形成并保持其后，而约束颗粒间旋转的粘合剂结合随着施加应力的增加而断裂。添加表面活性剂降低了这种悬浮液的屈服应力。我们表明，与向胶体悬浮液中添加表面活性剂的情况相反，非布朗悬浮液中的这种效应归因于形成摩擦接触的有限起始应力的出现。我们的数据表明，该起始应力的大小是由表面活性剂吸附到颗粒表面的强度设定的，因此，这构成了使用表面活性剂来调节由粘性非布朗颗粒的悬浮液组成的制剂的流变学的新的设计原理。
2020-07-10 cond-mat.soft
Hydrodynamically-bound states of a pair of microrollers: a dynamical system insight
最近的工作已经确定了持久的簇状态，这些簇状态被证明仅通过流体动力学相互作用组装和保持在一起[Drivel \textit{et al.}（2017）Nature Physics，13（4），375]。这些状态出现在胶体微辊系统中;微辊是围绕平行于地板的轴旋转的胶体颗粒，并产生强烈的，缓慢衰减的平流。为了理解这些束缚态，我们研究了一个简单而丰富的两个微辊模型系统。在这里，我们表明，对microrollers可以表现出流体动力学的束缚态，其性质取决于一个无量纲数，表示为$B$，比较引力和外部扭矩的相对强度。使用一个动力系统框架，我们在相空间中描述这些不同的状态，并分析了系统的分岔作为$B$变化。特别是，我们表明，有一个临界值，$B^*$，以上的活动流可以击败重力，并导致稳定的运动轨道，或“蛙跳”，轨迹，让人想起的自组装的运动结构，称为“生物”，观察Drivel \textit{et al}。我们确定这些轨迹的出现条件，并研究其吸引力的盆地。这项工作表明，各种各样的稳定的束缚态，可以得到只有两个粒子。我们的研究结果有助于理解导致流体动力学系统中自发自组装的机制，如微辊悬浮液，以及如何优化这些系统的颗粒传输。
2018-11-28 cond-mat.soft nlin.PS physics.flu-dyn
Hydrodynamic Phase Separation and Morphological Evolution in Chiral Active-Passive Mixtures
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）
通过Ewald求和计算多体流体动力学相互作用，研究活性旋转体和被动胶体悬浮液中的相分离，发现被动粒子涡旋和活性-被动条带等独特结构形态。
2026-06-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Future Directions for Active Matter on Ordered Substrates
本文综述并展望了活性物质粒子与周期性基底耦合系统中的新型公度效应、定向锁定及活性相，并提出包括活性孤子、活性莫特相和活性人工自旋冰等未来研究方向。
2022-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Two Coupled Mechanisms Produce Fickian, yet non-Gaussian Diffusion in Heterogeneous Media
在几种生物和软物质系统中观察到Fickian但非高斯扩散，但在保持线性均方位移的同时出现非高斯性的潜在机制仍然是推测性的。在这里，我们定量地描述了空间非均匀性的影响，在菲克扩散的外观非高斯。我们研究了荧光胶体颗粒在具有一系列结构配置的微柱矩阵中的扩散：从完全有序到完全随机。我们发现，非高斯出现作为两个耦合因素的直接后果;单个粒子的扩散系数成为空间依赖于在一个异构的随机结构的环境中，和粒子的空间分布变化显着在这样的环境中，进一步影响单个粒子的扩散系数。耦合机制导致相当大的非高斯性质，即使由于弱无序的微柱的安排。一个简单的数学模型验证了我们的假设，即非高斯但Fickian扩散在我们的系统中产生的超统计行为的合奏在一个结构异构的环境。这里确定的两种机制是相关的拥挤的异质环境中经常观察到的非高斯扩散，例如在生物系统，聚合物，凝胶和多孔材料的许多系统。
2020-03-05 cond-mat.soft physics.bio-ph
Unified Microscopic Theory of Stress Relaxation, Structural Evolution, and Memory Effects in Dense Glass Forming Brownian Suspensions After Flow Cessation
University of Illinois（伊利诺伊大学）；Department of Materials Science and Engineering, University of Illinois（伊利诺伊大学材料科学与工程系）；Materials Research Laboratory, University of Illinois（伊利诺伊大学材料研究实验室）；Department of Chemistry, University of Illinois（伊利诺伊大学化学系）；Department of Chemical & Biomolecular Engineering, University of Illinois（伊利诺伊大学化学与生物分子工程系）
本文提出一种统一的微观统计力学理论，解释流停止后结构和应力恢复的耦合时间演化，适用于非平衡态下的布朗悬浮体。
2026-04-14 cond-mat.soft
Differential Variance Analysis of soft glassy materials: a direct method to quantify and visualize dynamic heterogeneities
许多非晶材料表现出空间异质动力学，因为同一系统的不同区域以不同的速率弛豫。这种被称为动态异质结的特征对于理解简单模型系统中的堵塞过渡至关重要，目前被认为非常有希望表征工业和生物相关的更复杂的流体。不幸的是，动态不均匀性的测量通常需要sophysticated实验装置，并由少数专业团体进行。现在可以定量表征的松弛过程和出现的动态异质性，使用一种简单的方法，在这里验证的硬球胶体玻璃的视频显微镜数据。我们称这种方法为差分方差分析（DVA），因为它侧重于差分帧的方差，获得减去图像在不同的滞后时间。此外，直接可视化的动态不均匀性自然出现在微分框架，当滞后时间被设置为一个对应于最大的动态敏感性。这种方法为有效地表征和定制各种软材料开辟了道路，从复杂的配方产品到生物组织。
2017-04-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
First-passage time distribution of a Brownian particle harmonically confined in a viscoelastic bath
Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理研究所）
利用广义朗之万方程推导了谐波约束布朗粒子在粘弹性浴中首通时间概率密度的一般表达式，并通过光学陷阱实验在粘弹性聚合物、胶束溶液及粘性介质中验证了理论，发现粘弹性浴中平均首通时间可超过相同零剪切粘度的粘性介质。
2026-05-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
