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
Path Integral Approach Unveils the Role of Complex Energy Landscape for Activated Dynamics of Glassy Systems
越来越多的系统的复杂动态归因于具有指数级数量的亚稳态的崎岖能源格局的出现。为了将这幅图发展成一个预测的动力学理论，我讨论了如何计算从一个亚稳态跳到另一个亚稳态的指数小概率。这被表示为一个路径积分，可以通过平均场模型中的鞍点方法进行评估，从而导致边值问题。由此产生的动力学方程数值求解的牛顿-克雷洛夫算法的典范球形$p$自旋玻璃模型，调用在不同的背景下，从过冷液体机器学习算法。我讨论的解决方案，在渐近制度的大的时间和物理意义上的遍历性恢复过程的性质。
2021-09-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kramers escape of a self-propelled particle
研究了表面上过阻尼自推进球形布朗粒子从亚稳势阱中的逃逸率。在一个模型中的一维恒定速度的粒子的主动动力学，我们认为使用数值和分析方法的相关速率。关于势阱中定态的性质，存在两个主要的时间尺度，每个时间尺度分别控制粒子的平移和旋转动力学。粒子半径被确定为负责调节这些时间尺度之间的比率的基本量。对于非常小和非常大的粒子半径，可以导出粒子逃逸率的近似解析表达式，在其各自的有效范围内，与基本的全二维福克-普朗克描述的精确逃逸数值相比毫不逊色。
2016-06-14 cond-mat.soft
Colloidal particle adsorption at liquid interfaces: Capillary driven dynamics and thermally activated kinetics
最近已经使用数字全息显微镜对水-油界面处的单个胶体微粒（0.5- 1 $μ$ m半径）的吸附进行了实验研究[Kaz \textit{et al., Nat. Mater.}，2012，\textbf{11}，138- 142]。由毛细管力驱动的最初快速吸附动力学之后是出乎意料的缓慢松弛至平衡，其在时间上是对数的并且可以跨越数小时或数天。缓慢的弛豫动力学归因于具有纳米级尺寸（1- 5 nm）的表面“缺陷”的存在，其引起接触线周边的多个亚稳构型。已经提出了考虑这种亚稳构型之间的热活化转变的动力学模型[Colosqui \textit{et al., Phys. Rev. Lett.}，2013，\textbf{111}，028302]，以预测弛豫速率和到慢对数状态的交叉点。然而，在交叉点之前实验观察到的吸附动力学仍然没有研究。在这项工作中，我们提出了一个朗之万模型，它是能够描述整个吸附过程的单个胶体颗粒通过考虑亚稳态产生的表面缺陷和热运动的颗粒和液体界面。在涨落耗散定理的基础上，引入了一个阻力项，该项考虑了由液体界面的热涨落引起的显著的耗散力。Langevin动力学模拟的基础上提出的吸附模型产生密切的协议与实验观察不同的微粒，捕获交叉（快）毛细管驱动的动力学（慢）热激活动力学。
2016-04-23 cond-mat.soft
Dynamics of magnetic self-propelled particles in a harmonic trap
该研究将带磁偶极子的 Hexbugs 构成 MSPP，置于谐振阱中结合实验与模拟分析亚稳态结构，并与过阻尼磁性 ABP 对比，揭示磁偶极作用、粒子形状与活性的主导影响。
2024-03-05 cond-mat.soft
Thermally activated vapor bubble nucleation: the Landau-Lifshitz/Van der Waals approach
蒸汽泡在液体中通过两种机制形成：蒸发（温度高于沸腾阈值）和空化（压力低于蒸汽压）。液体在这些亚稳态（分别为过热和拉伸）状态下抵抗很长时间，因为气泡成核是需要克服分离液体和蒸气状态的自由能垒的活化过程。气泡成核速率很难评估，通常仅适用于以原子级细节处理的极小系统。在这项工作中，一个强大的方法，基于一个连续的扩散界面建模嵌入热波动（波动流体力学）的两相流体被用来研究在均匀条件下的成核过程，评估气泡的成核率和以下的亚稳态系统的长期动态，气泡聚结和膨胀阶段。与更经典的方法相比，这种方法一方面允许处理更大的系统，即使是最先进的原子模型也可以观察更长的时间。另一方面，它将连续公式扩展到热激活过程，这在纯粹的决定论环境中是不可能处理的。
2018-01-21 cond-mat.soft physics.comp-ph
Interface dynamics under nonequilibrium conditions: from a self-propelled droplet to dynamic pattern evolution
本文主要根据我们最近的研究结果，描述了非平衡条件下接触线的不稳定性。给出了两个实验实例：液滴的自推进运动和自发动态斑图形成。对于液滴的自推进运动，我们介绍了一个实验，其中苯胺液滴坐在水层自发地在空气-水界面移动。马兰哥尼驱动的扩散的自发对称性破缺导致规则运动。在圆形培养皿中，液滴呈现直线运动或圆周运动。另一方面，我们显示了一个动态的脱湿的亚稳薄膜从空气-水界面所造成的图案的出现。有机相和水相的接触线形成了一个独特的时空模式，其特征在于动态的水凝胶。接触线的运动由扩散过程控制。我们提出了一个理论模型来解释所观察到的动态行为的基本方面。
2012-08-22 cond-mat.soft nlin.PS physics.flu-dyn
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
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
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
Photoactivated Colloidal Dockers for Cargo Transportation
介绍了一种自推进的胶体赤铁矿停靠船，它可以被引导到一个小颗粒货物的许多倍，它的大小，码头，运输货物到一个遥远的位置，然后释放它。自推进和停靠是可逆的，由可见光激活。停靠器可以通过弱的均匀磁场或通过纹理衬底中的纳米级轨道来操纵。光激活的运动和对接起源于渗透/泳动粒子运输的燃料，过氧化氢的浓度梯度，诱导的赤铁矿的光催化活性。对接机构是通用的，可以应用于各种材料和形状。赤铁矿码头是简单的单组分颗粒，并大量合成。该系统为设计复杂的微米级工厂以及新的仿生系统开辟了新的可能性。
2013-10-21 cond-mat.soft
Multiplicative cross-correlated noise induced escape rate from a metastable state
我们提出了一个分析框架来研究两个外部乘性互相关噪声过程影响下的亚稳态逃逸率。本文从具有乘性噪声过程的唯象定态Langevin描述出发，研究了由两个相互关联的高斯定态δ关联噪声过程驱动的一维非平衡开放系统的激活速率过程的Kramers理论。基于相空间中的Fokker-Planck描述，我们导出了在中到大摩擦极限下亚稳态的逃逸率，研究了关联度对逃逸率的影响。通过采用数值模拟在外部互相关的加性和乘性噪声的存在下，我们检查我们的分析形式主义的有效性恒定耗散，这表明了一个令人满意的协议，这两种方法的具体选择的噪声过程。从理论推导和数值模拟结果可以看出，通过增加外部波动的相关程度，可以提高速率。
2008-02-27 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Activated coarsening of motility-induced phase separation in random environments
Vellore Institute of Technology（维洛尔理工学院）；Indian Institute of Science Education and Research Berhampur（贝赫拉姆印度科学教育研究所）
通过活性布朗粒子模拟，研究随机力场和随机力矩场两种淬火无序对运动诱导相分离粗化的影响，发现无序破坏传统增长规律，导致活化动力学和对数增长，并连接至无序磁体的钉扎界面物理。
2026-10-06 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Motility-Induced Pinning in Flocking System with Discrete Symmetry
University of Seoul（首尔大学）
研究揭示了在具有离散对称性的自驱动粒子系统中，运动诱导钉扎相变现象，通过蒙特卡洛模拟发现中间对齐相互作用强度下，极序呈现短程空间和时间特性，界面因粒子运动而钉扎，提出解析理论解释钉扎界面生长动态。
2024-09-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Noise activated dissociation of soft elastic contacts
当软弹性物体与平坦的刚性基底接触时，粘合力能够使软弹性物体变形。如果由弹性力和表面力引起的系统总能量在零载荷或稍负的载荷下呈现最小值，则接触处于稳定平衡。然而，随着系统不断卸载，能量势垒降低并最终消失，从而导致接触的弹道分离。虽然这种类型的触点分裂已经得到广泛的认可，但是对于这些类型的软粘附问题还没有被充分认识到的是，在存在噪声的情况下，在任何有限的亚临界负载下也可能发生触点的破裂。软接触问题的独特之处在于噪声可以是非热的，而热力学势的亚稳态和稳态可以由系统的弹性能和界面能的竞争引起。基于激活速率理论和基于随机动力学的模拟的分析表明，接触破裂动力学是服从于力和噪声引起的粒子从势阱逃逸，这是通用的各种类型的胶体和大分子过程。这些想法是有用的，在理解最近的实验结果，涉及噪声激活滚动动力学的刚性球的表面上，在那里它是由软微纤维钉。
2014-02-03 cond-mat.soft
Active Brownian Equation of State: Metastability and Phase Coexistence
作为自推进和排斥体积相互作用之间的竞争的结果，纯排斥的自推进球形颗粒经历运动诱导相分离（MIPS）。我们进行了系统的计算研究，考虑到几个相互作用的潜力，系统限制硬墙或周期性的边界条件，和不同的初始协议。这种方法使我们能够确定，尽管其非平衡性质，活性布朗粒子（ABP）的状态方程跨越MIPS验证一阶液-气相变的特性，这意味着，一旦成核障碍已被克服，在相反的情况下，在过渡周围的滞后，只要系统保持在亚稳区的共存相的压力相等。我们的研究结果表明，ABPs的状态方程定量地解释了它们的相行为，提供了坚实的基础来描述MIPS作为一个平衡的相变。
2017-03-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Quorum sensing of light-activated colloids in nematic liquid crystals
本研究提出一个实验平台，展示分散在向列型液晶中的光激活胶体可通过独特自驱动机制实现运动模式切换与群体感应，进而引发聚集相分离，为利用液晶和胶体特性创造类生命自适应材料提供了新途径。
2025-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
On the Mechanism of Activated Transport in Glassy Liquids
我们探讨了几个潜在的问题，多年来已经提出了关于“熵液滴”的情况下，在液体中的活化运输，由于Wolynes和同事，澄清的状态的各种近似的随机一级转变理论（RFOT）的结构玻璃化转变的目的。在这样做时，我们估计替代非周期性结构之间的失配惩罚，以上的玻璃化转变;惩罚是等于在液体中的自由能波动的典型幅度。由此产生的表达式的激活势垒和协同长度只包含体，静态属性，在其最简单的形式，它们只包含体积模量和每单位体积的构型熵。这些表达式是通用的，因为它们不明确地依赖于分子细节。的势垒和协同长度，特别是，势垒的温度依赖性的预测值与观察是令人满意的协议。因此，我们确认，熵液滴的图片确实不仅是内部一致的，但也完全建设性的，与其许多定量预测的明显成功。在本说明书中出现了一个简单的观点，玻璃状液体作为一个局部亚稳态，退化模式的冻结应力。最后，我们推导出体积模量和几个特性的玻璃液体和特性在低温玻璃之间的可测试的关系。
2014-12-03 cond-mat.dis-nn 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
Colloidal Brazil nut effect in microswimmer mixtures induced by motility contrast
我们数值和实验研究的分离动力学在一个静态的周期性的三角形状的光强度场的二维基板上移动的微泳者的二元混合物。活性颗粒的运动性与施加的光强度成比例，并且它们具有运动性对比度，即，前因子取决于物种。此外，活性颗粒还经历使它们的运动朝向负强度梯度的方向对准的扭矩。我们发现一个隔离的活性粒子附近的强度最小值，其中通常一个物种是本地化接近最小值，另一个是集中在外壳。对于一个非常强的对齐扭矩，有一个精确的映射到一个平衡系统中的一个有效的外部潜力是最小的强度最小值。这种外部势类似于（依赖于高度的）重力，因此人们可以定义自推进粒子的有效“重量”。类比于重力作用下摇动的颗粒物质，如果较重的颗粒漂浮在较轻的颗粒之上，我们定义了一种“胶体巴西坚果效应”。使用广泛的布朗动力学模拟，我们确定系统参数的活性胶体巴西坚果效应发生和解释它的基础上广义阿基米德原理内的有效平衡模型：重粒子悬浮在一个稠密的流体中的轻粒子，如果他们的有效质量密度低于周围的流体。我们还进行了光激活的自推进胶体混合物，证实了理论预测的真实空间实验。
2019-01-29 cond-mat.soft
Transition path time over a barrier of a colloidal particle in a viscoelastic bath
本研究通过实验探究亚微米微珠在粘弹性流体中跨越光镊构建势垒的过渡路径时间，验证了其与广义朗之万方程理论的一致性，发现平均过渡路径时间的降低可由反应模式频率下的有效粘度描述，揭示了非马尔可夫浴中热激活逃逸的线性响应特性。
2024-09-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium thermodynamics in driven macroscopic self-assembly
University of Bristol（布里斯托大学）；Brown University（布朗大学）
本文通过可调宏观平台研究非平衡自组装，发现非零熵产率及与主动奥本海姆-乌尔岑模型的定量一致。
2025-12-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Single-molecule force spectroscopy: Practical limitations beyond Bell's model
单分子力谱实验，以及其他一些物理系统，是由热激活的过渡下的亚稳态的作用下，稳步增加的外力。在这样的实验中主要观察到的是力的分布，在那里发生逃逸事件。解释实验数据的挑战是将它们与微观系统特性联系起来。我们提出了一种极大似然方法，并表明它是解决这一问题的最佳方法。在拟合实际的实验数据时，不可避免地要假定力依赖逃逸率的某种函数形式。我们考虑一个相当普遍和常见的这样的功能形式，并证明通过数据从一个现实的计算机实验，可以可靠地确定的拟合参数的最大数量是三个。它们与无力逃逸率和激活势垒的位置和高度有关。此外，这些拟合参数的前两个的结果显示很少依赖于假设的方式，其中的障碍与施加的力减少，而最后一个，在没有力的情况下的障碍高度，强烈依赖于这个假设。
2008-05-19 cond-mat.soft
