Growth activity during fingering in a porous Hele Shaw cell
我们在本文中提出了一个实验研究的入侵活动在不稳定的排水过程中在一个二维随机多孔介质中，当（润湿）驱替流体具有较高的粘度相对于（非润湿）驱替流体，并为近二十年的范围内的毛细管数对应的毛细管和粘性指进之间的过渡。我们发现，入侵过程发生在一个活跃的区域内的特征筛选长度从尖端的最先进的手指。发现侵入概率密度仅取决于到后一尖端的距离，而与毛细管数Ca的值无关。沿流动方向的质量密度与侵入概率密度解析相关，并且相对于毛细管数的标度符合幂律。位移过程的其他特征量，如最先进的指尖的速度或特征指宽，也符合毛细数的幂律。分析了增长概率与压力场之间的联系，并导出了沿团簇的保护流体中压力的表达式。然后将测量的压力与相应的模拟压力场进行比较，使用该表达式作为簇上的边界条件。
2003-10-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Morphology of active deformable 3D droplets
我们在三维空间中数值研究了活动微滴的形态和向错线动力学。虽然我们的模型只采用了最简单的形式的非手性主动应力，主动微滴显示出前所未有的复杂形态。对于伸展活动，指状突起生长在向错线与液滴表面相交的点处。然而，对于收缩活动，活动场驱动杯状液滴内陷、奔跑和翻滚运动或表面皱纹的形成。这种多样性的行为被解释在活跃的锚定，活跃的流动和动态的能动位错线之间的相互作用。我们讨论了我们的研究结果，如形态发生，集体癌症入侵和生物膜的形状控制的生物过程中，这表明，一些生物系统可能共享相同的潜在机制，作为活性微滴。
2020-10-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Comment on Ihle, "Towards a quantitative kinetic theory of polar active matter"
对T. Ihle，arXiv：1401.8056.
2014-04-15 cond-mat.soft
Memory-driven topological ordering during the transition from dormant to migrating epithelia
University of Oslo（奥斯陆大学）；Oslo University Hospital（奥斯陆大学医院）
本文通过实验和主动弹性模型揭示，静止上皮单层中存储的收缩应力作为机械记忆，在血清诱导激活后释放，驱动快速拓扑缺陷粗化，从而引发集体迁移，区别于传统的解堵塞和群集转变。
2026-05-22 cond-mat.soft
Inferring activity from fluid flow in continuum models of active matter
Indian Institute of Technology Madras（马德拉斯印度理工学院）
研究从活性物质连续体模型的流体流动推断活性的逆问题，利用深度学习制定广义流体动力学反演框架，应用于两个基石范式，通过流体流场动能谱推断模型参数，为模型推断和选择提供有原则的方法。
2026-07-23 cond-mat.soft
Light, Matter, Action: Shining light on active matter
本文展望了利用光控制软活性物质的最新进展，指出除光强外还应充分发掘波长、偏振和动量等自由度，以提升对活性物质的驱动控制并推动其技术应用。
2023-01-30 cond-mat.soft
Towards a 'Thermodynamics' of Active Matter
自我推进使生命系统能够表现出不同寻常的集体行为。与处于热平衡的被动系统不同，活性物质系统不受常规热力学定律的约束。然而，一个问题出现了，如果有的话，经典热力学的概念在多大程度上可以应用于像活性物质这样的非平衡系统。在这里，我们使用新的游泳压力的角度来发展一个简单的理论，预测在活性物质的相分离。我们用纯力学的观点，生成了一个有旋节点和临界点的相图，并定义了一个非平衡化学势来解释“双节点”。“我们提供了一个广义的热力学概念，如自由能和温度的非平衡活性系统。我们的理论与现有的模拟数据同意定性和定量，并可能提供一个框架，理解和预测的非平衡活性系统的行为。
2014-11-21 cond-mat.soft
Minimal model of active colloids highlights the role of mechanical interactions in controlling the emergent behavior of active matter
最近，由具有纯排斥相互作用的自推进球形颗粒组成的活性布朗胶体的极小模型被确定为活性物质理论的极好的定量测试基础，并且已经成为广泛的数值和分析研究的主题。这些系统不表现出对齐或植绒状态，但确实具有丰富的相图，形成具有新颖机械性能的活性气体，液体和固体。本文综述了近年来对这类模型的研究进展，包括对活性气体及其游动压力的描述、运动诱导的相分离以及高密度晶体和玻璃态行为的描述。
2016-02-11 cond-mat.soft
3D microprinting anisotropic and deformable active matter -- A perspective
Huygens-Kamerlingh Onnes Laboratory, Leiden University（莱顿大学休厄斯-卡末林·昂内斯实验室）
三维微打印技术推动了各向异性活性颗粒的制备，拓展了活性软物质的参数空间，为揭示活性和软物质基本原理及微机器人系统发展提供了新平台。
2026-04-09 cond-mat.soft
Intrinsic pressure as a convenient mechanical framework for dry active matter
本文提出将内禀压力作为干性活性物质局部压力的理想候选量，并把自推进力视为环境有效外力，从而建立一个普适且便于分析干性活性系统力学的框架。
2025-07-19 cond-mat.soft
Absence of solid phase in dense amorphous active granular matter
School of Physics, Zhengzhou University（郑州大学物理学院）
研究发现，在高密度非晶活性颗粒物质中，即使颗粒排列密度高于晶体排列密度，混合不同大小颗粒可防止结晶，从而保持流体相。
2026-04-16 cond-mat.soft
Feedback control and delayed interactions in active matter
Charles University, Faculty of Mathematics and Physics（查理大学数学物理学院）；Universität Leipzig（莱比锡大学）
本文探讨了活性物质中反馈控制与延迟相互作用的关系，分析了时间延迟如何诱导活动性、手性和集体模式形成，并作为切换动态状态的有效控制参数。
2026-03-18 cond-mat.soft
The Interplay of Polar and Nematic Order in Active Matter: Implications for Non-Equilibrium Physics and Biology
本文综述了活性物质中极性序与向列序共存的混合对称性问题，强调其对准确描述生物过程及拓展非平衡物理学研究的重要意义。
2025-06-06 cond-mat.soft
Yielding in dense active matter
Syracuse University（雪城大学）；Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）
研究了低能或超稳定材料在随机主动驱动下的屈服行为，提出修正的弹塑性模型解释其塑性流动特性，揭示了参数对材料行为的控制作用。
2026-07-07 cond-mat.soft
Estimation of spatial and time scales of collective behaviors of active matters through learning hydrodynamic equations from particle dynamics
Future University Hakodate（函馆未来大学）；AIST（产业技术综合研究所）；Mathematics for Advanced Materials-OIL (MathAM-OIL), AIST（产业技术综合研究所 先进材料数学-OIL）；WPI-Advanced Institute for Materials Research (WPI-AIMR), Tohoku University（东北大学 WPI-材料研究高级研究所）
本文提出了一种数据驱动方法，通过学习流体动力学方程来估计主动物质系统中集体行为的空间和时间尺度。
2026-01-07 cond-mat.soft
Defect-Mediated Phase Transitions in Active Soft Matter
拓扑缺陷如何影响活性物质的有序度？为了回答这个问题，我们研究了一个基于代理的模型的自推进粒子，它占极性排列和短程排斥相互作用。对于强大的对齐力，我们发现集体移动的多晶状态与波动的晶界网络。在排斥力占主导地位的制度，由活性系统产生的波动引起准长程过渡秩序，但-不像热系统-没有创建拓扑缺陷。
2014-04-29 cond-mat.soft
Fluidization induced by Magnetic Interactions in Confined Active Matter
Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究院）
本研究通过实验和模拟揭示了磁相互作用如何抑制活性物质的聚集，诱导流化现象，并产生新的集体行为如列车状结构和涡旋。
2025-11-26 cond-mat.soft
Self-Propelled Rods: Linking Alignment-Dominated and Repulsion-Dominated Active Matter
我们研究了一个强大的自推进杆通过体积排阻相互作用的模型，并表明其集体动力学包括相应的Vicsek式模型（局部对齐是唯一的相互作用），和运动诱导的相分离（当排斥占主导地位时发生）。这些结果统一了迄今为止关于干活性物质的基本上互不相关的知识体系，并澄清了所涉及的各个相的性质。
2018-07-03 cond-mat.soft
Configurational temperature in active matter. II. Quantifying the deviation from thermal equilibrium
本文建议用组态温度$\Tc$来定量计算活性物质系统离热平衡的距离。我们通过系统温度$\Ts$与$\Tc$之比来测量这个"距离“，其中$\Ts$是正则系综温度，在该温度下，平均势能等于活性物质系统的势能。$\Tc$是"局部“的，因为它是函数的平均值，只取决于给定组态附近势能的变化;相反，$\Ts$是全局量。$\Ts/\Tc$这个量很容易在计算机模拟中计算;平衡模拟结合单个稳态活性物质构型就足以确定$\Ts/\Tc$。我们验证的建议，$\Ts/\Tc$量化的偏离热平衡的径向分布函数的3D Kob-Andersen和2D汤川活性物质模型与活性Ornstein-Uhlenbeck和活性布朗粒子动力学的数据。此外，我们表明，$\Ts/\Tc$，结构和动力学的均匀相都是近似不变的沿运动诱导相分离（MIPS）边界的二维汤川模型的相图。测量$\Ts/\Tc$不限于活性物质;它可以用于量化涉及势能函数的任何系统，例如，一个受驱动的哈密顿系统，来自于热平衡。
2023-01-20 cond-mat.soft
Capillary action in scalar active matter
我们研究了活性物质在细管中克服重力上升的能力和其他相关现象，如垂直板的润湿和自发吸胀，其中润湿液体被吸入多孔介质。这种毛细作用或毛细现象在经典流体中是众所周知的，并且源自液体分子与容器壁之间的吸引相互作用，以及源自液体分子彼此之间的吸引。我们观察毛细作用的标量活性物质与纯粹的排斥相互作用，在那里出现一个有效的吸引力，由于活性粒子之间的碰撞和活性粒子和墙壁之间的减速的极小模型。模拟结果表明，毛细管中的毛细上升近似正比于有效沉降长度$λ$，垂直板的润湿高度与$λ$呈超线性增长。在无序多孔介质中，吸液高度按$\langle h\rangle\proptoλϕ_m$缩放，其中$ϕ_m$是其填充分数。
2019-08-09 cond-mat.soft
Molecular Dynamics Simulations of Active Matter using LAMMPS
LAMMPS是一个广泛流行的经典分子动力学软件包。它是为材料建模而设计的，但它为软物质的模拟做好了充分的准备。像LAMMPS这样的使用包有优点也有缺点。主要优点是优化的方法，主要是并行计算。主要缺点是，由于代码的复杂性，它有很长的学习曲线。这些笔记的一个目的是缩短研究人员开始使用LAMMPS来模拟软活性物质的曲线。在这些笔记中，我们首先讨论了LAMMPS中实现的一些分子动力学方法。我们向首次使用的用户提供了动手介绍，并以高级动手部分结束，在那里我们实现和测试主动布朗粒子模拟。
2021-02-24 cond-mat.soft
Self-reconfiguring colloidal active matter
本文提出能自发重构结构的活性胶体分子，通过解耦重取向动力学与旋转扩散实现自转向和规避，从而抑制动态聚集与相分离，为超越传统合成活性物质的自主运动提供新路径。
2024-12-31 cond-mat.soft
Density-protected states in active matter under virtual confinement
Soochow University（苏州大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；Università degli Studi dell’Insubria（因苏布里亚大学）；INFN sezione di Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）；Université de Montpellier（蒙彼利埃大学）；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）
通过微观模拟和流体动力学理论分析，发现干活性向列相在光照边界自组装成致密有序环，并产生密度自选且独立于全局密度的无序核心，揭示了局部向列排列与曲率驱动活性流之间的通用相互作用。
2026-05-28 cond-mat.soft
How boundary interactions dominate emergent driving of passive probes in active matter
通过粗粒化模拟揭示活性浴中胶体探针的类活性运动主要由边界处活性粒子的自发聚集推动，且探针动力学性质随尺寸非单调变化。
2024-01-17 cond-mat.soft
Onsager's variational principle in active soft matter
Onsager的变分原理（OVP）最初由Lars Onsager于1931年提出[L. Onsager，$Phys. Rev.$，1931，$37$，405].这一基本原则为制定物理上一致的模型提供了一个非常强大的工具。它也可以用来寻找近似解，特别是在软物质动力学的研究中。在这项工作中，OVP的扩展和应用的动态建模的活性软物质，如悬浮液的细菌和动物细胞的聚集。我们首先扩展的一般制定的OVP的活性物质动力学的积极力量包括外部非保守力。然后，我们使用OVP来分析单个活动单元的定向运动：一个分子马达在坚硬的生物丝上行走，一个玩具双球微型游泳者。接下来，我们使用OVP制定一个扩散界面模型的活性极性液滴在固体基板上。除了广义流体动力学方程的活性极性流体在体区域，我们还推导出了一致的边界条件。最后，我们考虑了润滑近似下薄的活性极性液滴的动力学。我们使用OVP推导出一个广义的薄膜方程，然后使用OVP作为一个近似工具，找到薄的活性极性液滴的扩展规律。通过将生物系统的活动纳入OVP，我们开发了一种通用的方法来构建物理一致的模型，以更好地理解单个动物细胞和细胞聚集体或组织的涌现行为。
2020-12-31 cond-mat.soft
Learning to Control Active Matter
对活性物质的研究揭示了新的非平衡集体行为，说明了它们作为新材料平台的潜力。然而，大多数著作将活性物质视为具有均匀微观能量输入的未调节系统，我们称之为活性。相比之下，生物材料的功能性来自于在空间和时间上局部调节和控制活性，这对于工程活性物质来说只是最近才在实验上成为可能。设计功能需要对时空活动模式的高维空间进行导航，但如果没有系统特定的直觉，蛮力方法就不太可能成功。在这里，我们将强化学习应用于诱导特定方向的净运输的任务，该任务是使用局部增加活动的聚光灯来模拟类似Vicsek的自推进磁盘系统。由此产生的随时间变化的活动模式学习利用强耦合和弱耦合制度的不同物理。我们的工作展示了强化学习如何揭示非平衡系统中控制集体行为的物理可解释协议。
2021-10-06 cond-mat.soft
Motile dissenters disrupt the flocking of active granular matter
我们报告植绒在干燥的活性颗粒物质的毫米大小的两步锥形棒没有中间介质。该体系在临界面积分数~ 0.12处发生了植绒相变，颗粒间具有较高的取向相关性。然而，一步锥形杆不植绒，并作为运动的反对者在植绒形成颗粒物质。在反对者的临界分数约为0.3时，系统的群集顺序被完全破坏。系统的序参量的方差在异议分数f ~ 0.05附近显示出最大值，表明有序相和无序相之间存在有限尺寸的交叉。
2020-02-17 cond-mat.soft
Cage Length Controls the Non-Monotonic Dynamics of Active Glassy Matter
致密活性物质由于其与传统玻璃形成材料的显著相似性而获得广泛的关注。然而，活性物质本质上是不平衡的，即使是简单的模型，如活性布朗粒子（ABP）和活性奥恩斯坦-乌伦贝克粒子（AOUP）的行为显着不同，从他们的被动同行。有争议的是，这种差异已被证明是通过玻璃态弛豫动力学的加速、减速或非单调变化来体现的。在这里，我们合理化这些看似对立的观点从平衡的偏离，通过确定的比例的短时间长度尺度的笼的长度，即长度尺度的局部粒子笼，作为一个重要的和统一的控制参数，为活跃的玻璃质。特别是，我们探讨了玻璃态动力学的热和无热的ABP和AOUP后，增加的持续时间。我们发现，对于所有研究的系统有一个最佳的动力学，这个最佳发生时，笼的长度与相应的短时间长度尺度的系统，这是持续的长度为atermal系统或热系统的持续长度和扩散长度尺度的组合相一致。这一新的见解，我们也提供了一个简单的物理参数，使我们能够调和和解释明显不同的偏离平衡在许多以前的研究报告的致密活性材料。
2021-11-22 cond-mat.soft
Continuous theory of active matter systems with metric-free interactions
我们推导出一个无度量活性物质的流体动力学描述：从自推进粒子与“拓扑”规则定义的邻居对齐开始，而不是度量区域，最近提倡的一种情况是相关的鸟群，鱼群和人群，我们使用动力学方法来获得良好控制的非线性场方程。我们发现，密度无关的碰撞率每粒子的拓扑相互作用的特点抑制了线性不稳定性的均匀有序相和非线性密度偏析一般存在于阈值附近的度量模型，与微观模拟。
2012-03-30 cond-mat.soft
Driven active matter: fluctuations and a hydrodynamic instability
湿活性物质在施加的温度梯度，或化学电势梯度的存在下，被认为是。结果表明，有一种新的类型的对流不稳定，是由一个（负）活动参数。物理上，这对应于具有收缩应力的活性流体。在这种非平衡稳态奇异通用长程相关计算和被动流体中的类似结果进行了比较。此外，还确定了奇异非等自由Casimir压力或力。通过将被动流体中Rayleigh-Benard不稳定性的Lorenz方程推广到描述这种新的不稳定性的Lorenz方程来确定不稳定性上方的流体运动。
2019-02-12 cond-mat.soft
Active Viscoelastic Matter: from Bacterial Drag Reduction to Turbulent Solids
内部驱动物质的一个范例是有源双折射液晶，其中传统双折射液晶的方程由违反时间反演对称性的最小有源应力补充。在实践中，活性流体不仅可以具有液晶聚合物自由度，而且可以具有粘弹性聚合物自由度。在这里，我们探讨了所产生的相互作用，通过耦合一个活跃的聚合物流变学的极小模型。我们发现，添加聚合物可以大大增加自发流动的复杂性，但也可以有平静的效果，从而增加沿管道自发流动的净吞吐量（“减阻”效果）。值得注意的是，在足够软的弹性固体中，在开启活动后也可以出现主动湍流。
2015-03-05 cond-mat.soft
Spontaneous flows and dynamics of full-integer topological defects in polar active matter
自推进粒子的极性活性物质维持通过全整数拓扑缺陷的自发流动。我们从理论上研究了极性和偶极作用力对$\pm 1$缺陷周围流动剖面的影响，以及粘性和摩擦耗散存在下它们之间的相互作用。由主动应力引起的涡度在$+1$缺陷处是非零的，这有助于作用在缺陷上的主动扭矩。在数值模拟中观察到的水动力屏蔽（零摩擦）的情况下，预测近核心的流动逆转。虽然$\pm 1$缺陷是由于主动应力而自发流动的来源，但它们成为由极性主动力诱导的流动的汇。我们分析表明，由极性主动力引起的流速增加远离$\pm 1$缺陷的均匀远场，而其相关的涡度场衰减为$1/r$在远场。在摩擦为主的制度，我们表明，由极性主动力引起的流动增强缺陷对湮灭，并仅取决于一对相反电荷的缺陷相对于背景极化场的取向之间的取向。有趣的是，我们发现，这种湮灭动力学通过相互缺陷缺陷相互作用是距离无关的，在矛盾的偶极主动力的效果，衰减成反比的缺陷分离距离。因此，我们的分析揭示了一个新的，真正的长程机制的极性活性物质的相反电荷的拓扑缺陷的成对相互作用。
2023-03-13 cond-mat.soft
Discontinuous Thinning in Active Microrheology of Soft Complex Matter
采用理论和数值模拟，我们证明了不连续的力变薄由于外部探头在主机介质中，我们近似为无结构的运动。当探针的驱动超过临界力时，介质的微粘度突然下降约一个数量级。这种现象发生在探针和足够密集的宿主介质之间的强吸引相互作用。
2016-02-18 cond-mat.soft
Worm Blobs as Entangled Living Polymers: From Topological Active Matter to Flexible Soft Robot Collectives
本研究聚焦活体蠕虫形成的缠结活性软实体蠕虫团，分析其构象缠结特性与多态涌现行为，提出需重审聚合物物理软物质概念，为活性聚合物、拓扑活性物质及仿生缠结软体机器人集群设计提供指导。
2023-04-29 cond-mat.soft
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
Symmetry, Thermodynamics and Topology in Active Matter
本文总结了2020年春季在Kavli理论物理研究所（KITP）举行的为期九周的活动Active 20期间出现的活性物质领域的一些开放性问题。这篇文章不提供该领域的评论，而是作者的个人观点，通过所有参与者的贡献，对活性物质研究的新方向。突出的主题包括：自发流动和主动湍流的普遍存在以及与控制和利用这种流动相关的理论和实验挑战;活性物质有序状态中运动拓扑缺陷的作用及其可能的生物学相关性;非互易有效相互作用的出现和手性在活性系统中的作用及其与非厄米量子力学的有趣联系;由于理论和实验之间的反馈，主动系统的热力学公式化的进展;活性物质框架对我们理解生物组织的涌现力学的影响。这些看似不同的现象都源于活性物质的定义属性-自我驱动的实体的集合，单独打破时间反演对称性，并在各种各样的非平衡状态中集体组织。
2021-08-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Curvature induces active velocity waves in rotating multicellular spheroids
不同系统的多细胞组织，如胚胎、肠道和肿瘤，依赖于细胞在3D弯曲环境中的协调迁移。在这些环境中，细胞建立超细胞运动模式，包括集体旋转和入侵。虽然这种集体模式在2D平面系统中越来越好地理解，但在3D弯曲组织中集体细胞迁移的几何和拓扑约束的后果在很大程度上是未知的。在这里，我们研究3D集体迁移乳腺细胞球体，这是一个共同的和概念上简单的弯曲几何形状。我们发现，这些旋转的球体表现出集体模式的细胞迁移的形式，沿着赤道传播的速度波的波长等于球体周长。这种波伴随着不可压缩的细胞流的模式，整个球体表面具有拓扑缺陷，如封闭的球形拓扑所示。使用一个最小的活性粒子模型，我们揭示了这种集体模式起源于一个细胞层局限于一个弯曲的表面的积极植绒行为。因此，我们的研究结果确定曲率诱导的速度波作为集体细胞迁移的通用模式，这可能会影响三维弯曲组织的动态组织。
2021-10-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Kinetic Monte-Carlo Algorithms for Active-Matter systems
我们研究了活性粒子的动力学Monte-Carlo（KMC）描述。KMC算法依靠大的离散时间步长，加速主动系统的松弛动力学向其稳态。然而，我们发现，他们的连续时间限制是不明确的，导致消失的商标行为的活性物质，如运动诱导的相分离，棘轮效应，以及分散的机械压力。我们将展示如何混合被动步骤与主动步骤规范化这种行为，导致一个定义良好的连续时间限制。我们提出了新的AKMC算法，其连续时间的限制导致主动奥恩斯坦乌伦贝克，主动布朗，和运行和翻滚粒子的主动动力学。
2021-12-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Reply to Comment on`Entropy production and fluctuation theorems for active matter'
这是对D. Mandal，K. Kandyko和M. R. DeWeese出版为Phys. Rev. Lett。119，258001（2017）。
2018-09-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entropy production and fluctuation theorems for active matter
活性生物系统远离平衡，即使在稳定状态下也会散热，因此需要扩展传统的平衡热力学和统计力学。在这封信中，我们已经扩展了随机热力学的新兴框架，活性物质。特别是，对于主动Ornstein-Uhlenbeck模型，我们提供了一致的定义的热力学量，如功，能量，热量，熵，熵产生的水平上的单一，随机轨迹和推导出相关的波动关系。我们已经开发了一个推广的克劳修斯不等式，这是有效的，即使在存在的非哈密顿动力学的活性物质系统。我们已经说明了我们的结果与明确的数值研究。
2017-04-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Topological defects in polar active matter
Njord Centre, Department of Physics, University of Oslo（奥斯陆大学物理系诺尔德中心）；Department of Microbiology, Oslo University Hospital（奥斯陆大学医院微生物系）
本文综述了极性活性物质（如动物群、运动细胞聚集体和活性胶体）中全整数拓扑缺陷的实验观察和理论进展，揭示了这些缺陷如何介导动态转变并促进大规模相干态的自发涌现。
2025-04-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
Entropy of state transitions in macroscopic active matter
本研究提出基于自由度的熵评估框架，利用机动球体活性粒子实验，证明宏观活性物质在不同活性状态间转变时伴随熵的离散跃迁，揭示了活性系统具有类似经典热力学相变的特性。
2024-09-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shaping active matter from crystalline solids to active turbulence
本研究通过大规模智能体分辨模拟表明，仅调节湿式泳动介质活性即可连续控制固液气相变与层流—湍流转变，并统一解释化学活性系统的矛盾实验。
2024-03-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Collective states of active matter with stochastic reversals: emergent chiral states and spontaneous current switching
研究了具有拓扑相互作用和方向反转的活性粒子的集体动力学行为。令人惊讶的现象显示出现的相互作用弛豫时间是不同的相对于反转率，如自发形成的集体手征态由于相位同步，集体方向反转的存在下的限制。这些结果对模拟和理解活性物质中的集体反转和同步现象有直接的关系。
2022-03-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective forces in scalar active matter
许多粒子悬浮液中的大尺度集体行为，可以从直接微观粒子相互作用之外出现的统计力的平衡来理解。在这里，我们回顾了一些方面的集体力量，可以出现在悬浮液中的自推进的活性布朗粒子：限制下的壁力，界面力，并在浸没机构介导的悬浮液的力量。即使对于非对齐的活性颗粒，这些力也与由壁和主体引起的颗粒取向的非均匀极化或非均匀密度分布密切相关。最后，我们指出了未来的方向和有前途的领域，集体力量的应用在合成活性物质，以及它们在生活中的作用活性物质。
2020-02-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Irreversibility in active matter: General framework for active Ornstein-Uhlenbeck particles
活性物质系统通过将能量转化为单个组分水平上的局部定向运动而被驱离平衡。在最小描述的精神下，活性物质通常由所谓的活性奥恩斯坦-乌伦贝克粒子（AOUP）来建模，这是被动布朗运动的延伸，其中活性由具有简单统计特性的额外波动非平衡“力”（奥恩斯坦-乌伦贝克过程）表示。虽然在被动布朗运动中，沿着轨迹的熵产生与不可逆性有关，即观察某个粒子在时间上向前的轨迹与观察其时间反向的孪生轨迹的概率的对数比，但对于活性物质，这些概念之间的联系不太清楚。因此，它是至关重要的，以提供明确的表达式的不可逆性的活动粒子轨迹的基础上可测量的量单独的，如粒子的位置。在本技术说明中，我们根据路径概率比（前向路径与后向路径）推导出AOUP不可逆性的一般表达式，通过允许任意初始粒子分布和主动驱动状态，扩展了[PRX 9，021009（2019）]的最新结果。
2020-11-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Super-Gaussian, super-diffusive transport of multi-mode active matter
活细胞表现出多模式运输，在主动的、自推进的运动和看似被动的、随机的运动之间切换。转运模式转换的细胞决策是一个随机过程，它依赖于调节细胞迁移过程的细胞内化学网络的动态。本文提出了多模活性物质的理论和精确可解模型。我们精确的模型研究表明，被动模式和主动模式之间的可逆转换是异常的，超高斯输运动力学，这已被观察到在各种实验中的多模活性物质的起源。我们还提出了我们的模型的推广，包括复杂的多模物质与任意的内部状态化学动力学和内部状态依赖的传输动力学。
2017-08-01 cond-mat.soft physics.bio-ph
Playing with Active Matter
在过去的20年里，活性物质一直是一个非常成功的研究领域，它将非平衡态热力学的基础物理学与机器人、生物学和医学的应用联系起来。这个领域涉及主动粒子，与被动布朗粒子不同，它可以利用能量产生复杂的运动和新兴行为。大多数活性物质实验都是用微观粒子进行的，需要先进的微加工和显微镜技术。在这里，我们提出了一些宏观实验与活性物质采用市售的玩具机器人，即，六灵虫我们演示了如何可以很容易地修改，以执行定期和手性的积极布朗运动。我们还表明，Hexbugs可以与被动对象存在于他们的环境中，并根据他们的形状，设置它们的运动和旋转。此外，我们表明，通过在环境中引入障碍物，我们可以排序的机器人根据其运动性和手性。最后，我们证明了卡西米尔活动引起的平面物体之间的吸引力在环境中的活性粒子的存在下出现。
2022-09-09 cond-mat.soft physics.ed-ph
Physics of Smart Matter: integrating active matter and control to gain insights into living systems
我们提供我们的意见，从活性物质物理学的见解与监管互动和控制的原则，以开发一个领域，我们称之为“智能物质”的整合的好处。该领域可以提供对生命系统中重要原则的深入了解，以及对响应，强大和功能性集体的援助工程。
2023-02-01 cond-mat.soft nlin.AO physics.bio-ph
Non-Gaussian noise without memory in active matter
对单个活性粒子的动力学建模总是涉及到各向同性的噪声自推进分量，其形式是奔跑和翻滚运动或围绕它的变化。这种非平衡噪声源既不是白噪声--也不是高斯噪声--也不是持久噪声。虽然新兴的集体行为在活性物质迄今已被归因于持久的成分，我们专注于非高斯成分的自我推进。我们表明，通过本身，这是没有调用任何记忆效应，它是能够产生粒子的积累接近边界和有效的吸引力，否则排斥粒子，一般导致运动诱导的相分离的机制，在活性物质。
2018-11-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Comment on "Entropy Production and Fluctuation Theorems for Active Matter"
这是对D. Mandal，K. Kandyko和M. R. DeWeese出版为Phys. Rev. Lett。119，258001（2017）。
2018-09-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Drop of Active Matter
本文从理论上研究了放置在固体表面上的含有取向细丝的液滴的流体动力学。主动应力改变定性的润湿性能的下降，导致新的传播规律和新颖的静态液滴形状。用于测试我们的预测的候选系统包括具有马达和ATP的细胞骨架提取物、细菌或脉动细胞的悬浮液或充满人工自推进胶体的流体。
2012-01-13 cond-mat.soft physics.bio-ph
Persistent fluid flows defined by active matter boundaries
生物系统通过活性蛋白质结构（包括鞭毛、纤毛和细胞骨架网络）的自组织来实现对周围流体的精确控制。在活性结构中，单个蛋白质消耗化学能以分子长度尺度产生力和运动。蛋白质组分的自组织使得能够在微米尺度上控制和调节流体流场。组织和控制活性物质驱动的流体流动的物理原理知之甚少。在这里，我们应用一个光学控制的活性物质系统组成的微管细丝和光开关驱动蛋白马达分析持续流场的出现在一个模型活性物质系统。利用光，我们形成不同形状的收缩微管网络。我们分析了由各种微管网络几何形状产生的流体流场，并在统一的理论框架内解释了由此产生的流场。我们具体证明了收缩微管网络边界处的微管通量的几何形状通过有限元模拟预测了多边形网络几何形状的稳态流体流场。我们的工作提供了一个基础编程的微观流体流动与可控的活性物质，并可以使通用和动态的微流体装置的工程。
2020-09-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Chiral Active Matter
手性活性物质包括能够自推进和自旋转的颗粒。例子从精子细胞和细菌壁附近的不对称胶体和豌豆形的昆克辊。在这篇文章中，我们集中在手性活性物质的最新进展。在简单讨论了单粒子水平上的手征主动运动后，我们讨论了从旋转微群的涡旋阵列和图案到具有不寻常流变特性的状态的集体现象。
2022-07-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
