Shear flow induced isotropic to nematic transition in a suspension of active filaments
我们通过主动流体动力学方程[PRL { \bf 89}（2002）058101; { \bf 92}（2004）118101]研究了外部施加的剪切流对马达和细丝悬浮模型的影响。在没有剪切的情况下，{ \it both}极性和非极性活性颗粒的取向有序相在零波数下总是不稳定的。施加的稳定剪切大到足以克服主动应力稳定非极性和移动极性相。我们的工作是相关的{ \it在体外}研究的活性丝，再定向的内皮细胞受到剪切流和剪切诱导运动的附着细胞。
2006-10-01 cond-mat.soft
Hydrodynamic interactions in anomalous rheology of active suspensions
本研究通过模型推进型游泳者的流体动力学模拟，揭示剪切流中流体动力学相互作用诱导游泳者取向并导致显著降黏，阐明活性悬浮液异常流变学的核心机制。
2023-12-17 cond-mat.soft
Variational bounds and nonlinear stability of an active nematic suspension
本研究利用熵方法分析活性向列悬浮液连续动力学模型的非线性稳定性，导出了相对熵涨落的变分界，证明低活性下各向同性悬浮液非线性稳定，并给出了不稳定状态下的时空平均上界。
2024-01-02 cond-mat.soft
Oscillatory active microrheology of active suspensions
利用布朗动力学方法，研究了高Péclet数下二维活性盘悬浮体系的动力学性质。在我们的模拟中，示踪粒子由恒定或振荡的外力驱动。在第一种情况下，我们发现，示踪剂的流动性最初略有下降的外力，然后变得近似恒定的较大的力量。对于振荡驱动力，我们发现动态迁移率表现出相当复杂的行为-它显示出高度非线性行为的振幅和频率的驱动力。这一结果是重要的，因为它揭示了示踪剂运动在活动介质中的一个简单的线性随机方程的现象学描述，即使与内存移动内核是不合适的。
2021-09-23 cond-mat.soft
Universal hydrodynamic mechanisms for crystallization in active colloidal suspensions
在活性胶体悬浮液中缺乏细致平衡允许耗散以确定静止状态。在这里，我们表明，缓慢的粘性流动产生的极性或非极性的活性胶体附近的平面壁介导有吸引力的水动力，驱动结晶。流体动力学介导的扭矩往往会使晶体不稳定，但稳定性可以通过临界量的底部沉重或手性活性来恢复。数值模拟表明，结晶是不成核的，在平衡，但之前由一个类似的失稳。谐波激发的活性晶体放松扩散，但正常模式是不同的平衡胶体晶体。这里提出的流体力学机制是普遍的，合理化最近的实验活性胶体的结晶。
2016-11-23 cond-mat.soft
Rheology of active suspensions with hydrodynamic interactions
利用一个简单的自推进粒子模型，研究了空间均匀的活性粒子稀悬浮液的有效剪切粘度。我们使用非线性Fokker-Planck方程来驱动动力学描述，包括外部流场的影响，旋转扩散，和颗粒-颗粒在二维的流体动力学相互作用。在小的Peclet数，在一个简单的剪切流，到二阶的游泳者的体积分数，这表明明确的剪切粘度的游泳机制的细节依赖的应力张量的解析表达式。
2017-02-14 cond-mat.soft
Active colloidal suspensions: Clustering and phase behavior
我们回顾了最近的实验，数值和分析结果的主动悬浮的自推进胶体珠移动（准）二维。活性胶体形成了活性物质这一更大主题的一部分，这一主题以远离热平衡的集体动力学现象的出现而闻名。在实验和计算机模拟中，分离成致密的聚集体，即，团簇和稀气相已经报道，即使当吸引力的相互作用和对齐机制是不存在的。在这里，我们描述了三个实验装置，讨论了不同的推进机制，并总结了相分离的证据。然后，我们比较实验观察数值研究的基础上的极小模型的胶体游泳者。最后，我们回顾了一个平均场的方法来自第一性原理，它提供了一个理论框架的密度不稳定性导致的相分离的活性胶体。
2014-07-25 cond-mat.soft
CUDA simulations of active dumbbell suspensions
我们描述和分析CUDA模拟的流体动力学相互作用的主动哑铃悬架。基于GPU的并行计算，使我们不仅能够研究的时间分辨的集体动力学多达几百个积极的哑铃游泳运动员，但也测试有效的时间平均模型的准确性。我们的数值结果表明，中风平均模型产生一个相对准确的描述下降到距离只有几倍的哑铃的长度。鉴于冲程平均模型是基于远场扩展的事实，这是值得注意的。因此，我们的分析证实，行程平均远场运动方程可以提供一个有用的出发点，推导流体动力场方程。
2010-04-12 cond-mat.soft
Microrheology of active suspensions
该研究通过类推进器型微型游泳者的直接流体动力学模拟，揭示活性悬浮液中探针因前后流体动力学不对称而产生显著净驱动力与摩擦降低的微观流变机制。
2023-12-17 cond-mat.soft
Active Filaments on Curved Surfaces: From Single Filaments to Dilute Suspensions
Complutense University of Madrid（马德里康普顿斯大学）；University of Dundee（邓迪大学）
本研究通过模拟探讨了曲面曲率对活性纤维组织和运输的调控作用，揭示了曲率诱导的局部化效应及曲面几何对活性物质行为的影响。
2025-07-31 cond-mat.soft
Van't Hoff's law for active suspensions: the role of the solvent chemical potential
我们扩展范特霍夫定律的渗透压悬浮液的活性布朗粒子。被推进的颗粒在溶剂上施加净反作用力，从而驱动可测量的溶剂从连接的溶剂储存器流过半透膜，或者增加渗透压并使悬浮液上升到与文献中所述的实验实现的微泳者的微米一样大的高度。渗透压的增加是由背景溶剂引起的，与被动悬浮液相反，背景溶剂不再处于溶剂储存器的化学势。溶剂化学势的差异取决于胶体-膜相互作用势，这意味着渗透压是一种状态的态函数，其本身受膜势的影响。
2017-11-16 cond-mat.soft
Fluctuations and Rheology in Active Bacterial Suspensions
我们探测非平衡性质的活性细菌浴通过测量被动示踪剂粒子的相关性和驱动，光学捕获示踪剂的响应函数。这些测量表明违反了波动耗散定理，使我们能够提取的主动应力波动的功率谱。在某些情况下，我们观察到$1/\sqrtω$缩放的噪声频谱，我们可以从一个理论模型，结合耦合应力，方向和浓度波动的细菌。
2007-09-10 cond-mat.soft
Characterization of active matter in dense suspensions with heterodyne laser Doppler velocimetry
我们提出了一种新的方法来表征活性物质在稀悬浮液中以及在拥挤的环境中的性质和性能。我们使用超外差激光多普勒测速仪（SH-LDV）来研究在紫外光照射下移动的催化活性Janus粒子的大集合。SH-LDV有助于无模型确定游泳速度和方向，具有出色的整体平均。此外，我们还获得了催化活性分布的信息。此外，SH-LDV操作远离墙壁，并允许一个容易的多次散射贡献的校正。因此，它允许研究游泳者的浓缩悬浮液或游泳者在被动颗粒拥挤的环境中主动推进的系统。我们展示了一些选定的例子的方法的多功能性和范围。我们预计，SH-LDV补充既定的方法，并铺平了道路，在以前无法访问的边界条件下的系统测量。
2020-05-28 cond-mat.soft
Active and Nonlinear Microrheology in Dense Colloidal Suspensions
我们提出了一个第一性原理理论的胶体模型系统的主动非线性微观流变学：对于恒定的外力对一个球形探针颗粒嵌入在一个密集的主机分散体，忽略流体动力学相互作用，我们推导出一个精确的表达式的摩擦。在模式耦合理论（MCT），我们讨论了阈值外力需要从主机玻璃的探针，其关系到强非线性的速度-力曲线在主机流体。实验微观流变数据和模拟，我们进行了解释与简化模型。
2008-10-15 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
Banding, Excitability and Chaos in Active Nematic Suspensions
出于对微管和驱动蛋白悬浮液中高度不稳定流动状态的观察，我们分析了一个相互推动的细丝悬浮在溶剂中的模型。系统经历了平均场各向同性的过渡足够大的灯丝浓度时，允许的序参量在空间和时间变化。我们分析了两种情况下的模型：一个准一维通道与无滑移壁和一个二维框周期性边界。使用稳定性分析和数值计算，我们表明，非均匀的湍流秩序，活动和流动之间的相互作用，结果在各种复杂的情况下，包括自发带状层流，弛豫振荡和混乱。
2011-10-19 cond-mat.soft
Onset of slow dynamics in dense suspensions of active colloids
本研究利用自驱动 Janus 粒子稠密悬浮液发现活性系统具有类似玻璃态的慢动力学特征，且增加活性会加速系统弛豫并提高玻璃化转变密度。
2024-06-25 cond-mat.soft
Living clusters and crystals from low density suspensions of active colloids
最近旨在研究细菌菌落的人工类似物的研究表明，限制在两个维度中的自推进颗粒的低密度悬浮液可以组装成合并和分裂的有限聚集体，但具有保持恒定的典型大小（活簇）。在这封信中，我们解决了在三维空间中形成活性粒子的活性簇和晶体的问题。我们研究两个系统：通过一般吸引势相互作用的自推进颗粒和由于活性剂（例如通过分子马达）而可以朝向彼此移动的胶体。在这两种情况下，流体状的“生命”集群形成。我们解释这个一般特征的积极力量和回归热力学平衡之间的平衡。这种平衡可以用一个无量纲的数字来量化，它允许我们将观察到的聚类行为折叠到一条通用曲线上。我们还讨论了如何积极的运动影响晶体形成的动力学。
2014-02-13 cond-mat.soft
A Lattice-Boltzmann model for suspensions of self-propelling colloidal particles
本文提出了一种格子玻尔兹曼方法，用于模拟二维自推进（主动）胶体粒子。考虑了活性粒子表面力分布的对称性和非对称性。由一个单一的活性粒子产生的速度场，改变其方向随机，以及所涉及的不同的时间尺度的详细特征。流体中的稳态速度分布，从活动中产生的，示出偏离平衡分布相当大。
2006-01-23 cond-mat.soft
Unravelling the role of phoretic and hydrodynamic interactions in active colloidal suspensions
主动流体包括由浸入流体环境中的元件组成的各种系统，其可以将某种形式的能量转换为定向运动;因此，它们在没有任何外部作用力的情况下本质上是不平衡的。活性物质物理学中的一个基本问题是如何理解自主推进和主体-主体相互作用的特征决定了系统的集体动力学。我们研究数值悬浮液的自推进diffusiophoretic胶体，在（准）-2D配置，占两个动态解决溶质介导的泳相互作用和溶剂介导的流体动力学相互作用。我们的研究结果表明，该系统显示不同的方案在改变胶体-溶质的亲和力，它开发了一个集群相的化学吸引力的情况下。我们研究了不同幅度的胶体活性的集群大小和集群形态的统计。最后，我们提供的证据表明，流体力学起着相关的作用，聚集动力学和集群形态，显着阻碍集群的增长。
2019-06-25 cond-mat.soft
Exact results for sheared polar active suspensions with variable liquid crystalline order
我们考虑一个有限的剪切活性极性液晶与一个统一的取向和研究的影响，在偏振的大小的变化。限制我们的分析一维的几何形状，我们证明，与不对称的边界条件，这个系统的特点是，宏观上，由一个线性的剪切应力与剪切应变的关系，不通过原点：在零应变率，流体维持非零应力。偏振，密度和速度场的解析解推导出渐近大或小的系统，并通过与精确的数值解的比较，有限大小的系统是很好的近似。
2022-12-11 cond-mat.soft
Hydrodynamics of Suspensions of Passive and Active Rigid Particles: A Rigid Multiblob Approach
我们开发了一个刚性多泡方法数值求解流动性问题的被动和主动的刚性粒子的形状复杂的斯托克斯流在无约束，部分限制，完全限制的几何形状。在一些现有的方法，我们离散刚体使用的最小分辨率的球形斑点的集合约束移动作为一个刚体，到达一个潜在的大的线性方程组的未知拉格朗日乘子和刚体运动。在这里，我们开发了一个块对角预处理这个线性系统，并表明，一个标准的Krylov求解收敛在一个适度的迭代次数，基本上是独立的粒子的数量。对于无界悬浮液和悬浮液沉积对一个单一的无滑移边界，我们依赖于现有的分析表达式的Rotne-Prager张量结合快速多极方法或直接求和的图形处理单元，以获得一个简单而有效的和可扩展的实现。对于完全封闭的领域，如周期性的悬浮液或限制在狭缝和方形通道的悬浮液，我们扩展了最近开发的刚体浸没边界方法，自由移动的被动或主动刚性粒子在零雷诺数悬浮液。我们证明了耦合流体和刚体方程的迭代求解器收敛在一个有界的迭代次数，无论系统的大小。我们优化了一些参数的迭代求解器，并将我们的方法应用到各种基准问题，仔细评估作为分辨率的函数的刚性multiblob方法的准确性。我们还模拟了最近实验中研究的胶体颗粒的动力学，例如狭缝通道中的被动回飞棒，以及一对靠墙沉积的非布朗活性纳米棒。
2016-11-20 cond-mat.soft
Inertial active harmonic particle with memory escape induced by viscoelastic suspension
该研究通过求解非马尔可夫动力学，发现黏弹性悬浮液的记忆时间尺度增加时，弹性束缚主导谐波陷阱，导致惯性活性粒子未达稳态即逃逸；活性持续时间增加则粒子被陷阱捕获。
2024-02-08 cond-mat.soft
Spatio-temporal patterns in Growing Bacterial Suspensions
本文提出一个包含出生死亡项的粗粒化模型，研究生长中细菌悬浮液从稀疏到聚集、湍流及困陷的四个动力学相，揭示密度驱动的局部有序与时空涡旋形成机制。
2025-08-23 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
Hydrodynamic instabilities in driven chiral suspensions
本文针对驱动手性悬浮液的流体动力学不稳定性展开研究，通过平均场动力学理论等方法揭示了微观手性驱动的扭矩单极子与自推进引发三维混沌流的新路径，建立了图案形成新机制并为相关悬浮液设计及手性流体流变学研究提供框架。
2025-08-25 cond-mat.soft
Generalized Stokes laws for active colloids and their applications
胶体颗粒表面单位面积上的力是胶体悬浮体力学和统计力学中的一个基本动力学量。在这里，我们计算它在缓慢的粘性流动的限制为$N$球形活性胶体的悬浮液中的活性是由表面滑移。我们的结果是最好的表示为一组线性关系，“广义斯托克斯定律”，每单位面积的力和表面滑移的张量球谐展开的系数之间。这些定律中的广义摩擦张量是胶体构型的多体函数，可以通过求解线性方程组获得任何所需的精度。从单位面积上的力--胶体上的力、扭矩和应力以及流体中的流动、压力和熵产生--推导出的能量在广义斯托克斯定律中有简洁的表达式。最值得注意的是，主动力和扭矩具有耗散的、长程的、多体的特性，其可以引起在主动悬浮液中观察到的相分离、结晶、同步和各种其他效应。我们使用上面的结果来推导布朗主动悬浮液的朗之万和Smoluchowski方程，计算主动贡献的悬浮液应力和流体压力，并涉及在一个晶格的谐波捕获的活性胶体的熵产生的同步。我们的研究结果提供了一个积极的布朗悬浮液的微观理论的基础上，一贯占动量守恒在散装流体和流体-固体边界
2018-02-20 cond-mat.soft
Diffusive dynamics of elongated particles in active colloidal suspensions of motile algae
游动微生物可以影响被动颗粒的扩散。这种游泳者-颗粒相互作用的效果取决于不同的性质，例如游泳者的流体动力场以及微生物和颗粒的相对大小。我们研究了一种增强扩散的二氧化硅双峰悬浮液中的微藻莱茵衣藻在一个扁平的毛细管。根据浓度的microswimmer，平移和旋转扩散常数增加了几个数量级的存在下的游泳藻类。对于低浓度的藻类，双峰表现出布朗运动的波动流场产生的多个游泳者。人们可以观察到由偶尔的大位移引起的强扩散输运。在高泳客浓度，藻类形成密集的集群，其中的旋转运动的双峰显示subdiffusive行为，而平移运动保持扩散。
2020-05-07 cond-mat.soft
Optimal Transport of an Anisotropic Tracer in Dense Active Suspensions
Indian Institute of Science Education and Research, Bhopal（印度科学教育研究所博帕尔分校）
通过布朗动力学模拟揭示致密活性悬浮液中各向异性示踪剂的输运特性，发现其平动与转动输运随活性哑铃面积分数呈非单调变化，且长轴方向输运更强，建立了活性哑铃集体组织与示踪剂输运的关联。
2026-09-01 cond-mat.soft
Sedimentation of active colloidal suspensions
本文对重力场作用下活性胶体悬浮液的非平衡稳态进行了实验研究。活性粒子由化学动力胶体制成，在添加燃料（这里是过氧化氢）的情况下显示出自我推进。在专用的微流体装置中研究了活性悬浮液，该装置由可渗透的凝胶微结构制成。单个胶体的微观动力学和重力下的悬浮液的全球静止状态-密度分布，数量波动-用光学显微镜测量。这允许连接的沉降长度的个人自推进的动态，这表明在本稀释制度的活性胶体的行为作为“热”粒子。我们的工作是人工活性系统的非平衡性质的实验探索的第一步。
2010-04-25 cond-mat.soft physics.chem-ph
Dynamically Generated Patterns in Dense Suspensions of Active Filaments
我们使用朗之万动力学模拟研究一个致密的平面层的主动半柔性细丝的动力学行为。以主动力的强度和热持续长度为参数，绘制了详细的相图，并确定了该体系中的几个非平衡相。除了一个缓慢流动的熔体相，我们观察到，足够高的活动，集体流动伴随着当地的极性和极性顺序的签名出现在系统中。这种状态的特征还在于强烈的密度波动。此外，我们确定了一个活动驱动的交叉，从这种状态的连贯流动束的细丝没有全球流动的阶段，形成由个别细丝盘绕成旋转的螺旋。这表明系统通过改变活性剂的形状来响应活性的机制，在没有内部自由度的活性颗粒系统中没有类似的效果。
2017-11-20 cond-mat.soft
Effective medium model for a suspension of active swimmers
自然界中几种活跃的有机体倾向于作为一个群落居住在粘性流体介质中。我们分析了一个积极的游泳运动员在稀释和分散的悬浮液，建模为一个有效的Brinkman介质的游泳特性的变化。这个理想化的表示一个积极的游泳者的集合允许一个区分的影响，内部域提供给一个单独的游泳者，以及其邻居的贡献。达西定律与解析解一起使有效电阻率能够作为体积分数的函数来预测，这与众所周知的Carman-Kozeny方程非常一致。这有助于连续分析目标游泳者的推进速度、功率消耗和游泳效率，作为体积分数的函数，体积分数对集体环境中的营养输送和吸收或繁殖具有决定性作用。一个应力跳跃条件也施加在一个单元格，以表明由于附近的游泳者的平均有效力。在此应力跃变系数的适当值，迁移速度和游泳效率的相对增加是显着较高的最佳占用。
2021-06-06 cond-mat.soft
Dynamics of ellipsoidal tracers in swimming algal suspensions
被动示踪剂在活性流体中的扩散增强是活性流体的普遍特征，近年来得到了广泛的研究。与平衡复杂流体的微观流变学类似，不寻常的增强粒子动力学揭示了活性流体的内在性质。尽管如此，以前的研究表明，球形示踪剂的平移动力学是定性相似的，独立于活性粒子是推动者还是拉动者-活性流体的两个基本类别。是否有可能通过简单地对被动示踪剂的动态成像来区分推动者和拉动者？在这里，我们研究了孤立的椭球体在藻类C。reinhardtii悬浮液-一种puller-type活性流体的模型。结合我们以前关于E型推进器的结果，大肠杆菌悬浮液[Peng等人，物理修订版信函116，068303（2016）]，我们表明，不对称示踪剂的动力学显示出由于其旋转自由度而导致的推动器和拉动器的深刻差异。虽然实验室框架的平移和旋转的椭球体的增强在推和拉，类似于球形示踪剂，各向异性扩散的椭球体框架中显示出相反的趋势，在两类活性流体。当椭球体浸没在牵引器中时，其沿长轴的扩散最快，而在推进器中，其沿长轴的扩散最慢。这种显著的差异可以用一个简单的流体动力学模型来定性地解释。此外，我们的研究表明，藻类悬浮液的近场平流对椭球体的平移和旋转的影响表现出不同的范围和强度。我们的工作不仅提供了新的见解，普遍的组织原则的活性流体，但也是一个方便的工具，检测类活性粒子。
2016-10-05 cond-mat.soft
Morphology of clusters of attractive dry and wet self-propelled spherical particle suspensions
为了评估流体动力学在主动吸引球组装中的作用，我们模拟了半稀悬浮液的吸引力自推进球形颗粒在准二维几何形状比较的情况下，没有流体动力学的相互作用。首先，独立于流体动力学的存在，我们观察到，根据吸引力和推进力之间的比例，粒子要么变粗，要么聚集形成有限大小的集群。专注于集群制度，我们表征两种不同的集群参数，即它们的形态和取向顺序，并比较的情况下，当活性粒子的行为无论是作为推动者或拉动者（总是在政权的粒子间的吸引力与自推进竞争）。研究集群阶段的蠕动相对于那些获得的主动布朗磁盘（表示为ABP），我们已经表明，流体动力学单独可以维持一个集群阶段的主动游泳者（拉），而ABP形成集群阶段由于吸引力和自推进之间的竞争。簇相的蠕动和ABP的结构特性是相似的，虽然蠕动显示出对主动应力的敏感性。在团簇大小分布、团簇大小的回转半径结构和团簇极性程度方面，主动布朗盘类似于弱推-蠕动悬浮体。
2016-12-14 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
Active uniaxially ordered suspensions on disordered substrates
主动系统的多个实验考虑在基板上或沿一个方向限制在腔室中的定向主动悬浮液。在这种几何结构中的极性相和非极性相的理论在A. Maitra等人，arXiv 1901.01069和A. Maitra等人，PNAS 115，6934（2018）。然而，在许多实验环境中，由于衬底而存在的猝灭随机无序不能完全消除，这可能掩盖了这些理论的预测。在本文中，我认为淬火取向无序的极性和非极性悬浮液在基板上的相行为的影响。我表明，极性悬浮液具有长程序的二维异常数波动，而他们的非极性对应物只有短程秩序，虽然与相关长度，可以增加活动，甚至更暴力的数波动比活性向列没有淬火无序。这些结果应该是有价值的解释实验上的活性悬浮液在基板上随机无序。
2019-10-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Odd Viscosity in Chiral Passive Suspensions
以往的研究表明，非零奇粘度是手性活性流体的一个基本性质。在这里，我们报告说，这种奇怪的粘度也存在于悬浮液的非活性或非外部驱动，但手性形状的颗粒。计算模拟进行了简单的剪切和平面拉伸流的致密棘轮单层。两个棘轮之间的接触可以是无摩擦或无限摩擦，这取决于它们的齿和接触点处的滑动方向。结果表明，与光滑颗粒和齿轮状颗粒的悬浮液相比，棘轮悬浮液具有中等的剪切/拉伸粘度。同时，棘轮悬浮液的第一法向应力系数呈现非零的奇、偶分量，反映了传统复杂流体与手征粘性流体的混合特征。
2022-05-24 cond-mat.soft
Nonmonotonic diffusion in sheared active suspensions of squirmers
该研究探讨剪切对不同浓度活性悬浮液中粒子动力学的影响，以蠕动体悬浮液为模型揭示其长期扩散随剪切速率非单调变化的机制，通过模拟证实耦合作用并指出该现象可能是具有微观结构和大持续性流体的普遍特征。
2025-11-13 cond-mat.soft physics.bio-ph
Forced microrheology of active colloids
通过考虑保持浸没式等速胶体探针稳定运动所需的外力，研究了稀活性（自推进）胶体悬浮液的颗粒跟踪微观流变学。如果探针速度为零，悬浮液微结构是各向同性的，但由于它们的自推进，在接触时表现出活性浴颗粒的边界积聚。当探针移动通过悬浮液时，微结构从非平衡各向同性状态变形，这使我们能够使用斯托克斯阻力定律定义悬浮液的微粘度。对于一个缓慢的探头，我们表明，主动悬浮液表现出游泳变薄的行为，其中他们的微粘度逐渐降低，从被动悬浮液作为游泳速度的增加。当探针速度快时，悬浮液的活性被探针的快速平流所掩盖，并且所测量的微粘度与被动悬浮液的微粘度难以区分。一般来说，对于有限的活动，悬浮液表现出速度变稀的行为-虽然与零速度高原低于被动悬浮液-作为探头速度的函数。这些行为来源于悬浮活性和探针与浴粒子之间的硬球排斥体积相互作用之间的相互作用。
2022-08-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-generated gradients stabilize the hydrodynamic instabilities in active suspensions
在极地游泳者的主动悬浮液中出现的有序相处于长波流体动力学介导的不稳定性下。在这封信中，我们表明，溶解在水悬浮液中的化学分子，作为大多数湿活性系统的不可避免的一部分，可以介导长程相互作用，随后稳定有序相。活悬浮液中的化学引诱剂和在合成Janus悬浮液中产生泳动力的溶解分子使人联想到这样的分子。游泳者之间通过个体游泳者产生的这种化学物质的梯度进行的交流是这种稳定机制的基础。为了对这种主动系统的稳定状态进行分类，我们研究了两类具有动量守恒和非守恒动力学的系统的详细相图。我们的线性稳定性分析显示了稳定机制如何适用于具有不同动力学特性的游泳运动员，例如，推动器或拉动器，并且具有各种静态特性，例如，球形、扁球形或长球形几何形状。
2018-07-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Confinement-induced collective motion in suspensions of run-and-tumble particles
Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；GISC – Grupo Interdisciplinar de Sistemas Complejos（复杂系统跨学科小组）
本文研究了受限诱导的集体运动现象，通过微通道中不对称边界约束游动- tumble 粒子，发现其形成机制与粒子反向流及空位扩散有关。
2026-01-29 cond-mat.soft
Geometrical entanglement and alignment regulate self-organization in active ring polymer suspensions
该研究引入缠绕数量化活性环形高分子悬浮液的几何缠结，发现取向排列与缠结显著相关，且自组织对活性诱导缠结呈非单调依赖，适度缠结稳定取向排列、过度缠结则起破坏作用，揭示了非平衡调控高分子缠结的普适微观机制。
2025-07-30 cond-mat.soft
Density and inertia effects on two-dimensional active semiflexible filament suspensions
本文通过数值模拟研究了密度和惯性对二维活性半柔性丝悬浮液中链状与螺旋状结构转变的影响，发现增加密度会引发从螺旋态回到开放链的重入相变，并揭示了惯性效应导致的螺旋解旋机制。
2024-05-10 cond-mat.soft
Time-dependent active microrheology in dilute colloidal suspensions
在微流变学装置中，浸入复杂流体中的单个探针颗粒暴露于强外力，驱动系统脱离平衡。在这里，我们阐述了分析的时间依赖性的响应的探针粒子在布朗粒子的稀悬浮液中的一个大的步进力，确切地在第一顺序的浴粒子的密度。对于任意小的驱动，与时间相关的漂移速度以指数方式快速接近其稳态值，这与编码在速度自相关函数的长时间尾部中的线性响应的幂律预测形成鲜明对比。我们表明，定态行为依赖于非解析的驱动力，并连接这种行为的持久相关性的平衡态。我们认为，这种关系一般成立。此外，我们阐述了在力的方向上的波动显示瞬态超扩散行为。
2021-08-05 cond-mat.soft
Density Dependent Cohesion Leads to Controlled Phase Separation in Brownian Suspensions
生物细胞之间的机械相互作用可以由分泌产物介导，使它们依赖于局部颗粒密度。在这里，我们探索密度依赖的吸引力相互作用的一般物理。我们使用布朗动力学模拟，密度相关的相互作用可以产生有趣的相分离行为，包括控制聚集体的大小在一个旋节分解分离过程。我们表明，这些结果是通用的连续模拟适当的卡恩-希利亚德方程。我们的研究表明，密度相关的相互作用可以提供一个通用的机制，在相分离过程中控制聚集体的大小。
2017-11-28 cond-mat.soft
Three-body correlations and conditional forces in suspensions of active hard disks
自推进布朗粒子具有丰富的非平衡物理性质，如运动诱导相分离（MIPS）。虽然几十年来对液体结构的研究已经建立了对被动系统的深刻理解，但对主动悬架中的相关性知之甚少。在这项工作中，我们推导出一个近似的分析理论的三体相关性和力的系统中的活动布朗盘从多体Smoluchowski方程。我们用我们的理论来预测作用在标记粒子上的条件力及其对自推进圆盘推进速度的依赖性。我们确定这些力的优先方向的推进方向和周围粒子的位置。我们进一步将我们的理论与活动盘的有效游泳速度联系起来，这与MIPS的物理学有关。为了测试和验证我们的理论，我们还运行了粒子分辨的计算机模拟，为此我们明确计算了三体力。在这种情况下，我们讨论了近硬相互作用势的积极布朗游泳运动的建模。我们发现我们的模拟和我们的理论的数值解之间非常好的协议，特别是非平衡对分布函数。对于我们的分析结果，我们仔细讨论了他们的有效性范围的上下文中，我们应用的不同水平的近似。这种讨论使我们能够研究粒子对三体力和新兴结构的单独贡献。因此，我们的工作揭示了集体行为，为进一步研究主动悬浮液中的相关性提供了基础，为集体行为提供了新的线索，并向新兴的液态理论迈进了一步。
2018-01-15 cond-mat.soft
A phase separation of active colloidal suspension via Quorum-sensing
采用布朗动力学方法模拟了二维活性胶体悬浮体系，其中胶体的自推进速度由其所感知的局部密度来调节，详细研究了浓度依赖的运动对胶体相分离过程及其动力学的影响.有趣的是，系统相分离在一个非常低的包装分数（$Φ\approx 0.125$）在较高的自推进速度（$\text{Pe}$），它与一个均匀的相共存，并达到远程结晶秩序超过一个过渡点。在这里，从局部密度分布，局部和全局键序参量量化的转变点。我们已经表明，相图的特性是定性类似于活性布朗粒子（ABP）模型。此外，我们的调查表明，密度依赖性的运动放大减慢的定向速度，这有利于相分离，即使在低包装分数。在相分离区，有效扩散系数从二次上升到指数$3/2$与$\text{Pe}$的幂律行为。此外，我们已经表明，有效扩散指数下降的填充分数在相分离的制度，而在单相制度的线性下降。
2021-01-28 cond-mat.soft
A 2-D suspension of active agents: the role of fluid mediated interactions
考虑到同时Vicsek短程有序和远场流体动力学相互作用介导的周围流体，我们调查的作用，长程相互作用的有序现象中的准2维主动悬浮液。通过研究悬浮液中粒子数的涨落、速度的关联函数和粒子团大小的分布函数，我们观察到流体动力学相互作用对悬浮液中粒子有序性的影响取决于粒子数密度和噪声强度。对于一个固定的噪声值，在大密度的粒子，长程相互作用增强系统中的聚类。
2016-11-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Active Stokesian Dynamics
自其发展以来，斯托克斯动力学一直是一个领先的方法，用于动态模拟颗粒悬浮液在任意浓度与充分的流体动力学相互作用。虽然最初是为模拟被动粒子悬浮而开发的，但正如我们在这里所阐明的，斯托克斯动力学框架同样适用于主动粒子悬浮的分析和动态模拟。我们展示了如何互等定理可以用来制定的精确的动态悬浮液的任意活性粒子，然后显示如何斯托克斯动力学方法提供了一个严格的方法来近似和计算密集的主动悬浮液的动力学多体流体动力学相互作用是重要的。
2021-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic interactions in dense active suspensions: from polar order to dynamical clusters
我们研究流体动力学相互作用的作用，在集体行为的集合中的微观活性颗粒悬浮在流体中。我们引入了一个新的计算框架，使我们能够分离不同的贡献，他们的集体动力学从不同的长度尺度上的流体动力学相互作用。因此，我们能够系统地表明，润滑力时，颗粒是非常接近对方发挥重要的作用，作为远程流体动力学相互作用，在确定其多体行为。我们发现，运动诱导的相分离抑制近场相互作用，导致开放的凝胶状集群，而不是密集的集群。有趣的是，我们发现一个全球性的极性有序相出现中性游泳者没有力偶极子，增强了近场润滑力，其中碰撞过程，而不是长程相互作用占主导地位的对齐机制。
2017-06-09 cond-mat.soft
Negative interfacial tension in phase-separated active suspensions
我们研究了一个模型的主动悬浮液的自推进排斥粒子，其中一个稳定的相分离成稀相和密相观察。我们利用非正方形的盒子，一个稳定的“板”的配置达到，其中接口与较短的盒子边缘对齐。评估最近提出的一个密集的主动游泳压力，我们表明，分离两相的界面内的过剩应力是负的。负张力的发生与稳定的相分离是一个真正的非平衡效应，是合理化的正刚度，其中的估计非常符合数值数据。我们的研究结果挑战有效的热力学描述和映射的主动悬架到被动对潜在的吸引力。
2014-12-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheology of Active-Particle Suspensions
我们研究的活动，秩序和流动的相互作用，通过一组粗粒度的方程，在悬浮液中的流体动力学速度，浓度和应力场的活性，能量耗散粒子。我们对这种系统的流变学进行了几种预测，这些系统可以在细菌悬浮液、具有马达和细丝的细胞提取物或流体中的人工机器上进行测试。在我们的模型中，细胞质流动，弹性运动和主动机械感应现象找到了自然的解释。
2003-08-26 cond-mat.soft q-bio.CB q-bio.SC
Nonequilibrium dynamical structure of a dilute suspension of active particles in a viscoelastic fluid
在这项工作中，我们研究了线性粘弹性流体中的活性颗粒的稀悬浮液的数密度波动的动力学。我们提出了一个模型的活性粒子的频率依赖性的扩散系数，它捕获的效果，旋转扩散的持久性，他们的自我推进的运动和介质的粘弹性。利用脉动流体力学，推导了主动悬架的线性化方程，并由此计算了其动态结构因子和相应的中间散射函数。对于一个麦克斯韦型流变模型，我们发现一个复杂的依赖这些功能上的参数，表征的粘弹性的溶剂和活性的颗粒，这可以显着偏离那些被动颗粒的惰性悬浮液和主动悬浮液在牛顿溶剂。特别是，在某些区域的参数空间中，我们发现在某些波数的中间散射函数的振荡的出现，这代表的标志的非平衡粒子活动的动态结构的悬浮液，也编码的介质的粘弹性。
2022-06-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
