Translational and rotational irreversibility in cyclically sheared colloidal suspensions
Georgetown University（乔治城大学）
本研究通过共聚焦流变仪追踪循环剪切胶体悬浮液中颗粒的三维轨迹与旋转，发现不可逆状态下的流动诱导各向异性由颗粒间摩擦和互锁机制决定，促进混合并维持旋转各向同性。
2026-10-06 cond-mat.soft
Coupling and decoupling between translational and rotational dynamics in a tetrahedral molecular liquid
Civil Aviation Flight University of China（中国民航飞行学院）
本研究构建刚性四面体模型，发现转动先于平动解耦，破坏斯托克斯-爱因斯坦-德拜关系，但保持斯托克斯-爱因斯坦关系，解耦发生在约2Tg，归因于空间位阻作用。
2026-09-09 cond-mat.soft
Translational and rotational velocities in shear-driven jamming of ellipsoidal particles
本文研究了零温下椭球粒子的剪切驱动干扰，重点研究了微观动力学。我们发现，从球形粒子的变化，椭球体的纵横比$α=1.02$给出了显着的变化的微观动力学与低得多的平移速度和一个新的角色的旋转。而在接触的速度差-从而耗散-在球体的集合中由平移速度主导，并由旋转减少，相同的量在椭球体的集合中，而不是完全由旋转速度主导。还通过检查不同纵横比的影响，我们发现，所检查的量在$α\approx1.2$处显示出峰值或斜率变化，从而为低纵横比和高纵横比的不同区域之间的交叉提供了证据。
2020-06-09 cond-mat.soft
Rotational and translational drags of a Janus particle close to a wall and a lipid membrane
本文通过测量单个Janus球形布朗粒子的平动与旋转阻力系数，研究了粒子靠近固体壁面和脂质双层膜时的流体动力学耗散，发现膜变形帽区域的耗散对阻力有重要贡献。
2023-09-21 cond-mat.soft
Translational-Rotational Coupling during the Scattering of a Frictional Sphere from a Flat Surface
在宏观层面上，上旋、下旋和滚动等概念通常用于描述球和表面的碰撞。每个术语指的是球形颗粒与平面碰撞期间旋转运动耦合的一个方面。在本文中，我们探讨了涉及到一个旋转的球体和一个表面的摩擦相互作用的颗粒材料的模型的碰撞能量转移的机制。我们提出了明确的散射分析处理，并推导出两个重要的限制类：能量守恒碰撞和碰撞快速横向耗散的表达式。
2021-07-15 cond-mat.soft
Bypassing slip velocity: rotational and translational velocities of autophoretic colloids in terms of surface flux
具有薄相互作用层的自泳胶体的推进速度的标准方法使用应用于滑移速度的互易关系。但表面通量（化学、电、热等），这是驱动滑移的场的来源，通常更容易接近。我们展示了如何，在低雷诺数和遵守拉普拉斯方程在外部区域的字段的条件下，滑移速度可以绕过速度计算。在某种意义上，实际滑移速度和与磁通密度成比例的法向场对于这种计算是等效的。使用已知的结果旋转或平移的惰性粒子在静止的流体中引起的表面牵引，我们推导出简单而明确的积分公式的任意球形和细长体自泳胶体的平移和旋转速度。
2016-06-20 cond-mat.soft
Dynamics in two-dimensional glassy systems of crowded Penrose kites
我们调查的平移和旋转弛豫动力学的拥挤的二维系统的单分散彭罗斯风筝，其中结晶，准结晶，并抑制有序，从低到高的面积分数沿亚稳遍历流体分支。首先，我们证明了平移和旋转扩散系数和弛豫时间之间的解耦：扩散系数不与弛豫时间成反比，无论是在低密度正常液体制度，也不是在高密度过冷制度。我们的模拟表明，这种反比打破正常的液体制度，由于Mermin-Wagner长波长波动和过冷制度，由于动力学的不均匀性。然后，我们表明，动力学的不均匀性主要是空间的平移自由度和时间的旋转的，有没有最大的平移和旋转位移的粒子之间的相关性，不同的动力学长度尺度特征的平移和旋转运动。因此，尽管平移和旋转玻璃化转变密度一致，根据模式耦合拟合，平移和旋转似乎通过不同的动力学过程去相关。
2019-12-10 cond-mat.soft
Coupling/decoupling between translational and rotational dynamics in a supercooled molecular liquid
我们使用分子动力学计算机模拟研究哑铃状玻璃形成液体中平移和旋转动力学之间的耦合/解耦。这是通过仔细分析的$α$ -弛豫时间$τ_{q^{*}}^{\rm C}$的非相干中心的质量密度相关器在结构因子峰，$α$ -弛豫时间$τ_{2}$的重定向相关器，和平移（$D_{t}$）和旋转（$D_{r}$）扩散常数。我们发现，随着温度的降低，弛豫时间$τ_{q^{*}}^{\rm C}$和$τ_{2}$之间的耦合增强，而扩散系数$D_{t}$和$D_{r}$之间的耦合减弱.此外，$D_{t}$的$T$依赖性与$1/τ_{2}$的$T$依赖性相似，这与以前的实验一致，并被解释为“自旋-旋转解耦”的特征。“我们将这些明显矛盾的观察结果追溯到系统中的动力学不均匀性。我们发现，在扩散系数$D_{t}$和$D_{r}$的耦合下降是唯一明显的，由于描述的再取向动力学在过冷状态的旋转扩散常数的概念的不足。我们还认为，$τ_{q^{*}}^{\rm C}$和$τ_{2}$之间的耦合和$D_{t}$和$1/τ_{2}$之间的解耦，这两个加强冷却，可以一致地理解在不断增长的动态长度尺度。
2008-12-11 cond-mat.soft
Translational and Rotational Temperature Difference in Coexisting Phases of Inertial Active Dumbbells
研究揭示了活性哑铃在共存相中平移与旋转惯性对温度差的影响，发现温度差异随惯性及活动性增强而变化，为非平衡热力学提供新视角。
2026-01-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Translational and rotational Brownian displacements of colloidal particles of complex shapes
我们在[J. Chem. Phys. 142，214902（2015）和144，076101（2016）]中推导了任意形状粒子的平移和旋转布朗位移的时间相关互相关的精确解析表达式。在这项工作中，他们被应用于构建一种方法来分析任意形状的颗粒的布朗运动，并准确地提取自扩散矩阵的测量的互相关，这反过来又允许获得一些信息的颗粒结构。作为一个例子，我们应用我们的新方法来分析的实验结果D。J. Kraft等人，用于微珠的微米级聚集体[Phys.Rev.E88，050301（R）（2013）]。我们明确地表明，我们的程序，在整个时间范围内的时间依赖性的互相关的测量的基础上，允许确定的自扩散（或替代摩擦矩阵）具有更高的精度比仅基于其初始斜率的方法。因此，互相关的分析时间依赖性作为一个有用的工具，从轨迹测量中提取有关颗粒结构的信息。
2018-10-08 cond-mat.soft
Equipartition of rotational and translational energy in a dense granular gas
实验量化的旋转和平移运动的颗粒在一个密集的，驱动的，2D粒状气体漂浮在空气表揭示，动能之间的两个平移和一个旋转自由度平均分配。当颗粒性质、围压、堆积密度或空间有序性发生变化时，这种均分现象仍然存在。虽然大颗粒和小颗粒的平移速度分布是相同的，但角速度分布与颗粒半径成比例。所有粒子速度的概率分布都具有近似指数尾。此外，我们发现，该系统可以描述与颗粒玻意耳定律与范德瓦尔斯类状态方程。这些结果表明，传统的统计力学可以出乎意料地适用于非平衡系统的方式。
2011-11-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Memory effect by coupling between translational and rotational Brownian motion in water-ethanol mixtures
该研究通过落球粘度实验排除粘度异常，将水-乙醇混合物中异常大的布朗位移归因于亚微秒级转动与平动运动耦合产生的记忆效应，并证明长时间测量可有效研究短时记忆效应。
2025-03-13 cond-mat.soft physics.chem-ph
Roughness Induced Rotational Slowdown Near the Colloidal Glass Transition
粗糙化球形胶体的表面可以极大地改变其在稠密悬浮液中的平移和旋转动力学。使用3D共聚焦显微镜，我们发现，粗糙度不仅降低了浓度的平移胶体玻璃化转变，但也产生了广泛的浓度范围内的旋转布朗运动改变签名从高振幅扩散到低振幅嘎嘎作响。这迄今没有报道的第二个玻璃化转变粗糙的球形胶体出现时，颗粒表面间的距离变得相当的粗糙度长度尺度。联锁接触负责限制粒子旋转。
2021-09-27 cond-mat.soft
Glass transitions in two-dimensional suspensions of colloidal ellipsoids
我们观察到两个步骤的玻璃化转变的胶体椭球单层的视频显微镜。在转动自由度的玻璃化转变是在一个较低的密度比在平移自由度。在这两个过渡之间，椭球形成了一个取向玻璃。接近各自的玻璃化转变，在过冷液体中的旋转和平移的最快移动的颗粒协同移动，并形成具有幂律尺寸分布的集群。随着玻璃化转变的临近，平均团簇尺寸呈幂律发散。平移和旋转最快移动椭球的集群主要形成在伪磁畴内，和域边界周围，分别。
2011-05-29 cond-mat.soft
Relation between Rotational and Translational Dynamic Heterogeneities in Water
我们使用分子动力学模拟探测SPC/E模型的水的旋转动力学的温度范围下降到200 K，13 K以上的模式耦合温度。我们发现，旋转动力学是空间异质性，即，在给定的时间间隔内，有分子团的旋转明显超过平均值，我们研究了这些团的大小和时间行为。我们发现，一个旋转的异质性的位置是强烈相关的平移异质性的位置，并且属于这两种异质性的分子的分数随着温度的降低而增加。我们进一步发现，虽然这两种类型的异质性是不相同的，但它们与同一物理图像。
2005-07-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Translational and rotational dynamical heterogeneities in granular systems
利用X射线层析成像技术研究了三维硬椭球颗粒堆积在振荡剪切作用下的平移和旋转动力学不均匀性。我们发现，快速平移的颗粒形成具有幂律指数的尺寸分布的簇，该指数与应变幅度无关。对于缓慢平移、快速旋转或缓慢旋转的粒子，发现了相同的行为。这四种不同类型的团簇的几何性质与随机团簇的几何性质相同。不同的簇类型具有相当大的相关性/反相关性，表明平移和旋转自由度之间存在显着的耦合。令人惊讶的是，这些团簇已经在比$α-$弛豫时间短得多的时间尺度上形成，与玻璃形成系统中发现的行为形成鲜明对比。
2018-03-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Rotational correlation and dynamic heterogeneity in a kinetically constrained lattice gas
本文研究了具有平动和转动自由度的格子气动力学约束模型中的动力学不均匀性和玻璃态动力学。我们发现，随着密度的增加，旋转扩散常数跟踪结构弛豫时间，而平移扩散常数表现出很强的去耦。我们调查的旋转和平移的自由度的交换和持续时间的分布和比较我们的结果旋转交换时间的分布最近的单分子研究。
2005-06-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rotational and translational diffusion of anisotropic gold nanoparticles in liquid crystals controlled by varying surface anchoring
我们研究了分散在液晶流体中的各向异性金纳米粒子的平移和旋转扩散。实验数据揭示了平移扩散的各向异性强相对于均匀的远场导演，这是依赖于胶体的形状和表面功能化，以及对它们的基态排列。例如，平行于远场指向矢排列的细长NP沿着指向矢更快速地扩散，而垂直于指向矢取向的NP的扩散在垂直于它的方向上更快，同时它们也经历弹性约束的旋转扩散。要了解这些丰富的扩散特性的各向异性纳米胶体在单轴各向异性的流体介质中的物理起源，我们比较它们的各向同性流体中的扩散的长椭圆形和扁椭圆形的颗粒，以及扩散的形状各向同性的颗粒在流体中。我们还表明，与光敏偶氮苯基团的纳米粒子的表面功能化允许在原位控制其扩散性，通过反-顺异构化，改变表面锚定。
2016-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Computational probes of molecular motion in the Lewis and Whanstrom model for ortho-terphenyl
我们使用分子动力学模拟来研究脆性玻璃形成剂邻三联苯在260 K < T < 346 K和环境压力下的刚性三位模型中的平移和旋转扩散。提出了转动运动的爱因斯坦公式，它补充了常用的德拜模型。后者被证明是打破在过冷温度下的分子重新取向的机制从小的随机步骤大罕见的取向跳跃的变化。我们发现，该模型系统在平移和旋转运动中表现出非高斯行为，这加强了过冷。检查粒子的流动性揭示了空间异质动态的平移和旋转，具有很强的空间相关性之间的摩擦和旋转移动的粒子。应用爱因斯坦形式主义的分析结果在相反的趋势，在传统的方法的基础上的德拜形式主义，即在过冷时的旋转运动相对于平移的有效速率的增强。
2006-08-11 cond-mat.soft
Rotational and Translational Phonon Modes in Glasses Composed of Ellipsoidal Particles
实验研究了颗粒形状对胶体玻璃振动特性的影响。“椭球玻璃”是通过将聚苯乙烯球拉伸到不同的纵横比，然后将所得的椭球颗粒以高填充分数悬浮在水中而产生的。通过测量粒子之间的位移相关性，我们提取相应的“影子”椭球玻璃的振动特性与相同的几何配置和相互作用的“源”悬浮液，但没有阻尼。长/短轴纵横比为$\sim$ 1.1的椭球粒子组成的玻璃中的低频模式被观察到具有主要的旋转特征。相比之下，具有较大纵横比的椭球颗粒玻璃（$\sim$ 3.0）中的低频模式表现出旋转和平移特性的混合。所有玻璃样品的特征在于具有不同纵横比的颗粒的分布。有趣的是，即使在相同的样品中，也发现小纵横比颗粒相对更多地参与旋转模式，而大纵横比颗粒倾向于相对更多地参与平移模式。
2010-12-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Effects of translational and rotational degrees of freedom on the properties of model water
分子动力学模拟与单独的恒温器的旋转和平移运动被用来研究这些自由度的影响，在一个固定的密度水的结构。为了描述水分子，我们使用SPC/E模型。结果表明，旋转温度的增加，$T_\textrm{R}$，导致显着的氢键断裂。当平移温度$T_\textrm{T}$升高时，情况并非如此，至少不会达到这种程度。发现给定尺寸的空球形空腔（不存在水分子）的概率随着$T_\textrm{R}$的增加而显著降低，但这仅略微影响疏水物插入的自由能。过剩内能随着$T_\textrm{R}$的增加而成比例地增加，而在高温下，$T_\textrm{T}$的增加产生小得多的影响。水的扩散系数随旋转温度的增加呈现出非单调的行为。
2015-04-03 cond-mat.soft physics.chem-ph
Spherical probes for simultaneous measurement of rotational and translational diffusion in 3 dimensions
胶体颗粒的实时可视化和三维分辨率的跟踪是必不可少的，在复杂的流体中探测局部结构和动力学。虽然跟踪球形胶体的平移运动是众所周知的，但访问此类粒子的旋转动力学仍然是一个巨大的挑战。在这里，我们报告了一种新的方法，使用荧光标记的乌藨子样胶体与光学各向异性，同时跟踪平移和旋转动力学在3维。树莓状颗粒被可调节厚度的二氧化硅层包覆，这允许调节表面粗糙度。所提出的方法的合成和适用性证明了两种类型的探头：粗糙和光滑。还通过使用分散在2种不同溶剂中的这2种探针证明了测量均方（角）位移的准确性。所提出的3D可跟踪胶体提供了广泛的应用和研究，如探测结晶动力学，相变和表面粗糙度对扩散的影响的高潜力。
2020-03-12 cond-mat.soft physics.app-ph
Moiré-pattern evolution couples rotational and translational friction at crystalline interfaces
物体的滑动运动通常由它们与下伏表面的摩擦力决定。然而，与平移摩擦相比，旋转摩擦受到的关注要少得多。在这里，我们的实验和理论研究的旋转脱钉和取向动力学的二维胶体晶体团簇的周期性波纹表面上的存在下，磁施加的扭矩。我们表明，通过集群的边缘，这是阻碍在集群旋转过程中的势垒，控制其旋转脱钉的莫尔图案的局部相称的区域的遍历。实验测得的脱钉阈值作为集群大小的函数显着崩溃到一个普遍的理论曲线，预测的可能性，超低静态扭矩状态的大集群。我们进一步揭示了一个集群的大小无关的旋转平移脱钉过渡时，晶格匹配的集群共同驱动的扭矩和力。我们的工作为设计涉及原子表面旋转运动的纳米机械装置提供了指导。
2022-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Translational and rotational friction on a colloidal rod near a wall
我们提出了颗粒模拟结果的平移和旋转摩擦组件的shish-kebab模型的胶体棒的纵横比（长度与直径）$L/D = 10$中存在的平面硬壁。杆和壁之间的流体动力学相互作用导致摩擦张量分量的整体增强。我们发现，合理的近似尺度的摩擦增强与杆表面和壁之间的最近距离$d$成反比线性，对于$d$在$D/8$和$L$之间的范围内。研究了壁面摩擦力对杆长轴与壁面法线夹角$θ$的依赖关系，并在$\cos θ$中用简单多项式拟合。
2010-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Relaxation dynamics in a binary hard-ellipse liquid
近年来研究表明，当尺寸不均匀或混合物组成不同时，二元硬球颗粒的结构弛豫表现出许多显著的特征。在本文中，我们测试是否类似的动力学现象发生在玻璃系统组成的二元硬椭圆。我们证明，通过事件驱动的分子动力学模拟，一个二元硬椭圆混合物的纵横比为2和中等大小的差距显示特征玻璃态动力学密度增加时，在平移和旋转的自由度。旋转玻璃化转变密度被发现是接近的平移一个二元混合物的调查。更重要的是，我们评估的影响的大小差异和混合物的组成上的弛豫动力学。我们发现，尺寸差异的增加导致，无论是旋转和旋转，在过冷制度的长时间动态的加速，使平移和旋转玻璃化转变转移到更高的密度。通过增加小粒子的数量浓度，高密度下平移和旋转弛豫动力学的时间演化显示出两种性质不同的情况，即，对于小尺寸差异，结构弛豫的初始和最终部分都减慢，而在具有大尺寸差异的二元混合物中，短时动力学仍然减慢，但最终衰减加快。这些发现让人想起在二元硬球形颗粒中观察到的那些。因此，我们的研究结果表明，在各向同性和各向异性颗粒系统的结构弛豫的尺寸差异和混合物的组成的影响的普遍机制。
2014-12-01 cond-mat.soft
Memory in 3D cyclically driven granular material
我们进行实验和数值研究的颗粒系统下的循环压缩，调查可逆性和记忆效应。我们专注于稠密系统的准静态强迫，这是最相关的广泛的地球物理，工业和天体物理问题。我们发现，软球模拟具有适当的刚度和摩擦定量再现的平移和旋转位移的晶粒。然后，我们利用这些模拟来证明，这样的系统能够存储以前的压缩的历史。虽然平均平移和旋转位移都编码这种记忆，但与旋转相比，平移的响应根本不同。对于平移位移，先前强迫的记忆取决于颗粒间静态摩擦系数，但旋转记忆不会因摩擦水平而改变。
2021-05-27 cond-mat.soft
Self-diffusion in two-dimensional hard ellipsoid suspensions
我们用视频显微镜研究了胶体椭球在靠近平壁的单分子层中的自扩散。图像处理算法能够以亚像素分辨率跟踪椭球的位置和姿态。在实验室框架和身体框架中沿长轴和短轴测量平移和旋转扩散。长时间和短时间的平移和旋转运动的扩散系数作为粒子浓度的函数进行测量。我们观察到亚扩散行为的中间时间制度，由于相邻粒子的笼。中间制度的开始和结束时间表现出幂律依赖于浓度。长时间和短时间扩散各向异性随浓度非单调变化，并在半稀状态下达到最小值，因为沿长轴的运动被笼在较低的浓度比沿短轴的运动。在不同的粒子密度下，对于平移和旋转扩散，有效扩散系数随时间t的变化是（lnt）/t的线性函数。这表明它们的弛豫函数按照1/t衰减，这在理论上提出了新的挑战。证明了旋转和平移布朗运动之间的耦合效应，测量了对应于各向异性颗粒形状和各向异性邻近环境的两个时间尺度。
2010-07-01 cond-mat.soft
Entropic effects in the self-assembly of open lattices from patchy particles
开晶格的特征在于低体积分数的结构单元排列、低配位数和结构单元之间的开放空间。这些晶格的自组装由于其开放结构而面临机械不稳定性的挑战。我们从理论上研究了熵在由斑片粒子构成的开晶格自组装中的稳定作用。这些发现的初步报告和他们的比较实验最近提出[X.茅角，澳-地Chen，S. Granick，\textit{Nat. Mater.}，\textbf{12}，217（2013）]。我们发现，补丁粒子的旋转熵可以提供机械稳定性的开放晶格，而补丁粒子的振动熵可以降低开放晶格的自由能，从而使开放晶格与具有相同势能的密排晶格的选择。这些效应打开了大门，显着简化可能的未来设计的补丁颗粒的开放晶格自组装。
2013-03-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of active particles with translational and rotational inertia
本文提出惯性活性 Ornstein-Uhlenbeck 粒子（AOUP）模型，纳入平移和旋转惯性，推导稳态性质，并验证其与惯性活性布朗粒子（ABP）模型在动力学上的相似性。
2023-01-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Diffusion of a Janus nanoparticle in an explicit solvent: A molecular dynamics simulation study
采用分子动力学模拟研究了稠密Lennard-Jones流体中单个Janus粒子的平移和旋转扩散。我们考虑一个球形粒子的两个半球不同的润湿性。粒子动力学的分析是基于时间相关的取向张量，粒子位移，以及平移和角速度自相关函数。结果发现，平移和旋转扩散系数增加，在非润湿半球的表面能降低，只要另一个半球的润湿性保持不变。我们还观察到，在均匀的颗粒相比，Janus粒子的非润湿半球往往在旋转弛豫时间的位移矢量的方向旋转。
2015-05-14 cond-mat.soft
Rotational and translational self-diffusion in concentrated suspensions of permeable particles
在我们最近的工作中，均匀多孔胶体球与排除体积相互作用的浓悬浮液，各种短期的动力学性质进行了计算，除了旋转自扩散系数。本文件包括了这一缺失的数量。采用精确的水动力多极模拟方法，计算了可渗透颗粒浓悬浮液的旋转自扩散系数。结果是颗粒体积分数高达45%，并为广泛的渗透率值。从模拟结果和早期的一阶维里系数的结果，我们发现，可渗透的球体的旋转自扩散系数可以缩放到相应的系数相同大小的不可渗透的颗粒。我们还表明，类似的缩放适用于平移自扩散系数考虑较早。从标度关系出发，得到了浓缩体系中转动和平动自扩散系数的精确解析近似，这对可渗透粒子扩散的实验分析是有用的。对可渗透颗粒旋转扩散的模拟结果表明，旋转自扩散系数与高频粘性之间的广义Stokes-Einstein-Debye关系并不成立。
2011-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Studying protein assembly with reversible Brownian dynamics of patchy particles
蛋白质复合物如病毒壳、中心粒、核孔复合物或肌动蛋白细胞骨架的组装强烈地由它们的空间结构决定。此外，越来越清楚的是，蛋白质组装的可逆性也是其生物学功能的基本要素。在这里，我们介绍了一种计算方法的各向异性组装和完全可逆反应的补丁粒子的布朗动力学。不同的粒子随机缔合和解离的微观反应速率取决于它们的相对空间位置。所有蛋白质复合物的平移和旋转扩散特性进行了评价。因为我们专注于可逆组装，我们引入了一个计划，确保详细的平衡补丁粒子。然后，我们展示了宏观速率如何遵循微观速率。作为一个有指导意义的例子，我们研究了组装的五聚体环结构，我们发现模拟结果和宏观动力学描述之间的协议，没有任何可调参数。这表明我们的方法正确地解释了蛋白质组装中涉及的扩散和反应过程。
2014-05-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
A unified picture of roto-translational dynamics in aqueous polyatomic ions
模式耦合理论提供了多原子离子转动和平移动力学的统一描述。这些分子离子不同于通常的离子扩散模型，例如K+、Cl-等，并且也不同于通常在介电连续模型中建模为点偶极子的偶极分子的旋转动力学。这两种方法对于多原子离子都是站不住脚的。在这里，旋转和平移动力学是如此强烈地耦合在一起，以至于人们通过将它们一起处理来获得更连贯的描述。我们对一系列著名的多原子离子，即硫酸根、硝酸根和乙酸根离子进行了理论和计算研究。三种离子都表现出不同的旋转扩散系数，硝酸根离子的旋转扩散系数明显大于其他两种离子。它们都违反了流体力学的大小依赖定律。对离子周围局部结构的研究为这些差异的起源提供了有价值的见解。我们进行了详细的研究，这些离子的旋转扩散广泛的计算机模拟和使用的理论方法的介电摩擦开发的Fatuzzo梅森（FM）和Nee-Zwanzig（新西兰），随后由Alavi和Waldeck推广。我们开发了一个自洽模式耦合理论（SC-MCT）的形式主义，有助于阐明这些离子的平移和旋转运动之间的耦合作用。事实上，这两个运动自洽地决定了彼此的值。基于RISM的MCT给出了力矩-力矩和力-力-时间关联函数之间的有趣关系，其比例常数由多原子分子的几何形状和电荷分布决定，指出了偶极液体中离子的平移摩擦和旋转摩擦计算理论之间的若干相似性.
2018-03-04 cond-mat.soft physics.chem-ph
Note: Brownian motion of colloidal particles of arbitrary shape
导出了任意形状粒子的平动布朗位移和转动布朗位移的含时互相关的解析表达式。参考中心是任意的，并且参考系使得旋转-旋转扩散张量是对角的。
2016-01-09 cond-mat.soft
Role of rotational inertia for collective phenomena in active matter
本研究探究转动惯量对欠阻尼活性系统集体现象的作用，发现其可增强运动诱导相分离与空间速度关联，揭示了相关机制及大转动惯量下的特殊关联特性。
2022-06-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dark Field Differential Dynamic Microscopy enables the accurate characterization of the roto-translational dynamics of bacteria and colloidal clusters
具有各向异性形状的微米和纳米级物体是各种生物系统和惰性复杂材料的关键组成部分，并且代表了新型自组装策略的基本构建块。它们的热运动的时间尺度由它们的平移和旋转扩散系数设定，对于具有小光学对比度的相对大的颗粒，其测量可能变得困难。在这里，我们表明，暗场微分动态显微镜是理想的工具，探测旋转平移布朗运动的形状各向异性颗粒。我们证明了我们的方法，成功地应用于非运动细菌和球形颗粒的胶体聚集体的水分散体。
2017-10-16 cond-mat.soft
Equilibration between Translational and Rotational Modes in Molecular Dynamics Simulations of Rigid Water Requires a Smaller Integration Time-Step Than Often Used
本文通过 0.5–3.0 fs 时间步长模拟 SPC/E 刚性水，发现常用 2 fs 会破坏平动与转动模式的能量均分并影响势能及水合熵，需采用 0.5 fs。
2023-08-16 cond-mat.soft physics.chem-ph
Molecular dynamics simulations of the rotational and translational diffusion of a Janus rod-shaped nanoparticle
利用分子动力学（MD）模拟研究了Janus棒状纳米粒子在稠密Lennard-Jones流体中的扩散行为。Janus粒子被建模为一个刚性圆柱体，其每个半侧上的原子与流体分子具有不同的相互作用能，因此包括润湿和非润湿表面。我们发现，旋转和平移扩散系数较大的Janus颗粒具有较高的润湿性对比度，这些值之间的两个极限情况下均匀润湿和非润湿颗粒的约束。它还表明，扩散系数的值的位移平行和垂直于长轴的均匀润湿颗粒同意以及与分析预测，尽管在MD模拟中存在的颗粒表面的有限滑移。它进一步表明，Janus颗粒的扩散是显着不同的均匀颗粒，即，Janus颗粒优先旋转和取向的非润湿侧沿位移矢量，以减少阻力。这种平移和旋转之间的相关性是一致的扩散动力学的球形Janus粒子与两个半球不同的润湿性与以前的结果。
2017-04-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Virial stress in systems of active Brownian particles in the presence of translational and rotational inertia
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究所）；Institute for Advanced Simulation, Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心先进模拟研究所）
通过拉格朗日方程推导了含平动和转动惯性的活性布朗粒子系统的应力张量，发现周期系统状态方程依赖于惯性，而壁面约束导致极化增强和状态方程失效，但体相局部应力与周期系统一致，且泳动应力不包含在局部应力张量中。
2026-06-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Molecular simulation of translational and rotational diffusion of Janus nanoparticles at liquid interfaces
我们进行分子动力学模拟，以了解在两个不混溶流体之间的界面Janus纳米粒子的平移和旋转扩散。考虑到球形颗粒具有不同的亲和力的流体相，他们的动力学以及他们周围的流体结构进行评估作为一个功能的颗粒大小，两亲性，流体密度，和界面张力。我们发现，由于增强润湿的每一方与其最喜爱的流体的颗粒的两亲性增加，旋转热运动减少。此外，在界面处的纳米粒子的面内扩散变得更慢的两亲性粒子，主要是由于形成了更致密的吸附层。颗粒在周围流体中诱导有序结构，这对于高度两亲性的纳米颗粒变得更加明显，导致对纳米颗粒运动的阻力增加。观察到一个类似的现象，均匀的颗粒扩散后，增加其润湿性。我们的研究结果可以为药物和蛋白质分子在生物界面（包括细胞膜）上具有各向异性表面特性的动力学提供基本见解。
2014-12-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Glass formation in a mixture of hard disks and hard ellipses
我们提出了一个事件驱动的分子动力学研究玻璃形成的二维二元混合物组成的硬盘和硬椭圆，其中两种类型的颗粒具有相同的面积。我们证明，在适当的条件下，在这样的系统中压缩时出现的特征玻璃形成行为。特别是，虽然旋转玻璃化转变只发生在椭圆形，这两种类型的粒子在一个单一的密度在平移自由度进行动力学逮捕。椭圆的平移动力学被发现是快于同一系统内的磁盘，表明形状各向异性促进粒子的平移运动。我们进一步研究了混合物的组成和长径比对玻璃形成的影响。对于混合物的椭圆纵横比为$k=2$，平移和旋转玻璃化转变密度随着增加的磁盘浓度以类似的速度下降，因此，这两个玻璃化转变保持接近彼此在所有的浓度调查。然而，通过升高$k$，旋转玻璃化转变密度以比平移玻璃化转变密度更快的速率减小，导致两个转变之间的椭圆形成取向玻璃。我们的模拟意味着，不同形状的颗粒混合物出现作为一个有前途的模型，用于探测颗粒形状在确定玻璃形成液体的性质的作用。此外，我们的工作说明了潜在的使用知识的玻璃形成性能的依赖于混合物的成分和颗粒形状，以协助合理设计的非晶材料。
2015-05-26 cond-mat.soft
Directed transport of suspended ferromagnetic nanoparticles under both gradient and uniform magnetic fields
经受梯度和均匀磁场的悬浮铁磁颗粒经受由场梯度产生的平移力和由场强度产生的旋转扭矩。虽然均匀场对力没有贡献，但它仍然影响这些粒子的平移运动。这是因为平移力取决于粒子磁化的方向，而粒子磁化的方向又取决于场强。为了研究这种影响，一组最小的方程描述耦合的平移和旋转运动的纳米尺寸的铁磁颗粒的介绍和解决在低雷诺数近似。轨迹分析表明，根据纳米粒子的初始位置，存在四种制度的定向运输。的初始位置，对应于不同的动力学制度的间隔被确定，其依赖于均匀磁场的建立，并证明了该领域的直接运输的强烈影响。本文还讨论了均匀磁场控制悬浮铁磁纳米颗粒分离的能力和效率。
2020-05-28 cond-mat.soft
Dynamical transition in translational and rotational dynamics of water in the grooves of DNA duplex at low temperature
我们用分子动力学模拟方法模拟了DNA双链体凹槽中水的结构和动力学。我们发现一个动态的转变在两个平移和定向动力学的水分子的DNA双链体的主要和次要凹槽的签名。该转变发生在比本体水被脱水以经历动态转变的温度（$T_L\approx$ 247 K）稍高的温度（$T_{GL} \approx $ 255 K）。然而，槽水，表现出显着不同的温度依赖性，其性质从散装。熵计算表明，小沟水在室温下也是有序的，在$T \approx$ 255 K时的相变可以表征为{ \em强-强}动力学相变.低温水的特征在于明显的四面体有序，如在O-O-O角分布中$109^{\circ}$附近急剧上升所示。我们发现，亚当斯-吉布斯之间的关系的构型熵和平移扩散持有相当不错，当这两个量一起绘制在一个主图的不同区域的水相DNA双链体（散装，主要和次要凹槽）在不同的温度。水分子在DNA不同区域之间转移的活化能与温度无关。
2008-09-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics in a supercooled liquid of symmetric dumbbells: Reorientational hopping for small molecular elongations
我们提出了广泛的分子动力学模拟的对称哑铃液体，恒定的包装分数，作为温度和分子伸长率的函数。对于大的伸长，平移和旋转自由度在相同的温度下冻结。对于小的伸长率，只有均匀的旋转自由度仍然耦合到平移运动和逮捕在一个有限的共同温度。奇数旋转自由度保持遍历在所有调查的温度和相应的特征时间的温度依赖性是很好地描述了由阿罗修斯定律。最后，我们讨论的证据，有利于存在一个类型的转变温度的奇数旋转自由度，不同的类型B过渡与逮捕的平移，甚至旋转的，预测的模式耦合理论的玻璃化转变。
2005-04-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Formation and Fluctuation of Two-dimensional Dodecagonal Quasicrystal
本文利用布朗动力学模拟揭示补丁粒子经退火自组装形成二维十二边形准晶的成核、扩展与网络涨落机制，并发现其与各向同性粒子系统相似。
2022-06-16 cond-mat.soft
A driven two-dimensional granular gas with Coulomb friction
本文研究了均匀驱动的非弹性硬颗粒气体在库仑摩擦作用下的粗糙表面。静止状态以及完整的动态演化的平移和旋转颗粒温度的摩擦模型的三个参数的函数进行了研究。四个级别的近似（速度依赖）切向恢复的介绍和用于计算平移和旋转温度的平均场论。当将这些理论结果与随机驱动的单层颗粒受库仑摩擦的数值模拟进行比较时，我们发现，最简单的模型已经导致定性一致，但只有完整的库仑摩擦模型才能够定量地再现/预测所有摩擦量级的模拟结果。此外，该理论预测了两个弛豫时间的衰减到稳态。其中之一对应于平移和旋转自由度之间的平衡。另一个在大多数情况下较慢，是平移和旋转温度的共同弛豫速率的倒数。
2005-01-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Rational design and dynamics of self-propelled colloidal bead chains: from rotators to flagella
设计新的自推进胶体的探索是由简单的实验模型来研究其更复杂的自然对应物的集体行为的需求推动的。大多数合成的自推进粒子通过将输入能量转化为平移运动来移动。在这项工作中，我们解决的问题，如果简单的自我推进领域可以组装成更复杂的结构，表现出旋转运动，可能再加上平移运动的鞭毛。我们利用诱导偶极相互作用和结合步骤的组合来创建永久线性珠链，由自推进Janus球体组成，具有良好控制的内部结构。接下来，我们研究链中个体游泳者之间的灵活性如何影响其游泳行为。永久刚性链只表现出积极的旋转或旋转运动，而较长的半柔性链表现出平移和旋转运动类似鞭毛样运动，在燃料的存在下。此外，我们能够再现我们的实验结果，使用数值计算与极小模型，其中包括与流体的充分的流体动力学相互作用。我们的方法是通用的，并开辟了一种新的方式来设计新的自推进胶体与复杂的游泳行为，使用不同的复杂的启动积木结合它们之间的灵活性。
2017-09-20 cond-mat.soft
Kinetics of microribbon formation in a simplified model of amelogenin biomacromolecules
我们发现，釉原蛋白分子的microribrillation形成的动力学很好地描述了一个简化的各向异性双极模型的平移和旋转扩散的组合，该模型由疏水性球形胶体颗粒和位于每个颗粒表面上的点电荷组成。胶体粒子通过标准耗尽吸引相互作用，而点电荷通过屏蔽库仑排斥相互作用。我们研究的动力学通过布朗动力学模拟的平移和旋转运动，并表明，各向异性带来的电荷显着影响的动力学途径的团簇形成和我们的简单模型捕捉到的主要特征的实验观察。
2011-04-26 cond-mat.soft
Anomalous Translational Dynamics of Molecular Probes Near the Polymer Glass Transition
Department of Chemistry, Columbia University（哥伦比亚大学化学系）
研究分子探针在接近玻璃转变温度时的平动动力学，揭示动态异质性并提出理解玻璃形成体动力学的途径。
2025-12-20 cond-mat.soft
Role of Translational Noise in Motility-Induced Phase Separation of Hard Active Particles
ICTP-South American Institute for Fundamental Research - Instituto de F\'isica Te\'orica da UNESP, Rua Dr. Bento Teobaldo Ferraz 271, 01140-070 S\ ao Paulo, Brazil.
本研究探讨平移噪声对活性布朗硬圆盘聚集的影响，发现其非单调调控团簇形态，低值促进运动诱导相分离，高值导致团簇蒸发，并构建理论解释相图。
2025-09-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Translational and rotational non-Gaussianities in homogeneous freely evolving granular gases
针对颗粒气体建模中粗糙度的影响问题，采用Sonine近似研究非弹性粗糙颗粒组成的自由演化均匀颗粒气体的均匀基态，构建了涵盖球、盘情形的通用理论，确定其速度分布的非高斯性并通过模拟验证。
2023-07-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Translational and Rotational Dynamics of Colloidal Particles Interacting through Reacting Linkers
许多工作已经研究了携带形成可逆的颗粒间连接的连接剂的微米级颗粒之间的有效相互作用。这些研究允许理解通过配体-受体相互作用相互作用的胶体的平衡性质。然而，了解多价相互作用的动力学仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们研究如何分子的细节的链接，如反应速率，其中粒子间的联系形成/打破，影响交联胶体对的相对动力学。使用模拟方法跟踪互补连接器之间的单个结合/解结合事件，我们合理化最近的实验，并证明粒子的界面可以在交联的同时相互移动。我们澄清了从扩散胶体开始，当增加颗粒间连接的数量或降低反应速率时，动力学如何变得停滞。在被捕获之前，颗粒通过滚动运动扩散。检测滚动运动的能力将有助于揭示宿主-病原体相互作用的新情况。
2019-09-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Unravel the rotational and translational behavior of a single squirmer in flexible polymer solutions at different Reynolds numbers
本研究通过格子玻尔兹曼模拟，探究不同雷诺数下柔性聚合物溶液中squirmer的运动特性，揭示了泳体-聚合物相互作用对其旋转增强与平动衰减的影响机制，为理解复杂流体中微生物行为提供了理论依据。
2025-03-23 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
