Symmetry-breaking motility of penetrable objects in active fluids
本文证明对称可穿透物体在无预先有序的活性流体中可通过负阻力产生自发运动，并揭示其与对称性破缺分岔及扩散系数非单调尺寸依赖性的关联。
2024-01-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistics for an object actively driven by spontaneous symmetry breaking into reversible directions
被动物体的推进是通过主动驱动机制实现的。我们集中讨论主动驱动的方向受自发对称性破缺影响的情况。在我们的例子中，这个方向将保持不变，直到一个足够大的脉冲由一个额外的随机力逆转它。例子可以提供自推进液滴，滑行细菌随机逆转其推进方向，或非极性振动料斗。主动强迫的大小被认为是常数，我们包括惯性贡献的影响。有趣的是，这种情况可以正式映射到随机运动下（干，固体）库仑摩擦，然而，负摩擦参数。扩散系数的计算通过形式映射到量子力学谐振子暴露于一个额外的排斥δ势的情况。结果包括沟或双峰的速度分布和空间统计显示向外传播的最大值时，从最初集中的安排。
2022-07-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Noise induced phase separation in active systems: Creating patterns with noise
我们研究的群集和斑图形成的活性粒子与Vicsek的模型，其中包括一个配置相关的噪声项。特别地，我们将噪声的强度与相邻粒子的局部密度和方向相结合。我们的研究结果表明，这样的配置相关的噪声可以导致大规模的有序和无序的图案的外观，而不需要任何复杂的对齐相互作用。特别是，我们得到一个有序的带或线状态和无序的活性簇，类似于运动诱导相分离的情况下所看到的。
2017-02-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Synchrony and symmetry-breaking in active flagellar coordination
生物表现出显著的运动机制多样性，进化出专门与环境相互作用的结构。在绝大多数情况下，运动行为，如飞行，爬行和跑步，是由神经系统协调的。令人惊讶的是，微生物可以使用称为纤毛和鞭毛的多个快速移动的细胞突起来制定类似的游泳运动步态。在这里，我展示了不可逆性，可逆的节奏，和步态mechanosensitivity在藻类鞭毛，揭示运动模式的积极性质。除了保持自由游泳的步态，我表明，藻类鞭毛装置的功能作为一个中央模式发生器，编码的殴打网络中的每个鞭毛在一个可区分的方式。后者为细胞重定向提供了一种新的破膜机制。这些发现意味着产生和协调复杂运动模式的能力不需要神经回路，而是简单的单细胞生物中存在的最小成分。
2019-11-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Active Ionic Fluxes Induce Symmetry Breaking in Charge-Patterned Nanochannels
Northwestern University（西北大学）
研究通过表面电荷和主动离子通量的对称边界图案约束电解质的纳米通道，发现扩散、静电和水动力相互作用在临界主动通量以上触发对称性破缺，产生定向流动，流速可达每秒数百毫米。
2026-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Symmetry Breaking of Vortex Patterns in a Rotating Harmonic Potential
利用一类Ginzburg-Landau方程数值研究了旋转谐振势中涡旋斑图的对称破缺不稳定性。破缺不稳定性使涡旋晶格的构型发生显著变化，部分涡旋远离禁闭势，导致涡旋湮灭。破缺不稳定性和涡核不稳定性决定了稳定涡型的参数区域。证明了一类复Ginzburg-Landau方程也存在破缺不稳定性。
2008-02-27 cond-mat.soft cond-mat.supr-con
Active glass: ergodicity breaking dramatically affects response to self-propulsion
我们实验研究了布朗粒子的致密沉积物的自推进的响应。我们观察到各态历经的过冷液体弛豫是单调增强的活动。相比之下，非遍历玻璃显示出一个数量级的放缓，在低活动相对于被动的情况下，其次是流化在较高的活动。我们的研究结果与理论预测的遍历方法总结到玻璃化转变的玻璃线的移位。我们认为非单调性是由于活动的竞争效应：（i）有助于打破笼子的额外能量（ii）阻碍笼子探索的方向性。我们称之为“主动方向性出现的僵局”（Dead）。这表明进一步的理论工作应该包括热运动。
2019-10-08 cond-mat.soft
Polar Patterns in Active Fluids
本文研究了二维极性流体模型的时空动力学。该系统表现出从各向同性的偏振态作为密度的函数的过渡。然而，均匀极化状态在高于临界活性值时是不稳定的。随着活动的增加，活动流体显示出越来越复杂的模式，包括移动带，移动漩涡和混沌行为。平流所产生的粒子自推进和独特的极性流体产生质的新的行为相比，获得主动的湍流，行波结构。我们表明，非线性流体动力学方程可以映射到一个简化的扩散-反应-对流模型，突出了活性系统的复杂动力学和可激发系统之间的联系。
2011-12-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Viscoelastic active diffusion governed by nonequilibrium fractional Langevin equations: underdamped dynamics and ergodicity breaking
研究非平衡分数阶朗之万方程的主动动力学与遍历性破缺，发现主动噪声与长时黏弹性记忆效应的相互作用导致复杂非平衡动力学，系统在恢复遍历性前存在长期破缺状态。
2023-09-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Confinement-Induced Symmetry Breaking of Active Surfaces
Xiamen University（厦门大学）；University of Oxford（牛津大学）；Fujian Provincial Key Laboratory for Soft Functional Materials Research, Research Institute for Biomimetics and Soft Matter（福建省软功能材料重点实验室，仿生与软物质研究院）
研究发现，约束通过使细胞皮层表面不稳定，引发对称破缺现象，揭示了约束对细胞形状变化的影响机制。
2026-02-25 cond-mat.soft math-ph math.MP
Time reversal symmetry breaking and odd viscosity in active fluids: Green-Kubo and NEMD results
由于时间反演对称性的破缺，在微尺度下由非保守力驱动的活性流体表现出新颖的输运现象。最近，Epstein和Mandadapu [arXiv：1907.10041]获得了控制各向同性手性活性流体的全套粘性系数的Green-Kubo关系，包括所谓的奇粘度，调用Onsager的回归假设，用于活性非平衡稳态中波动的衰减。在本文中，我们使用由主动扭转哑铃组成的规范模型系统的分子动力学模拟来测试这些格林-久保关系。我们发现从格林-久保关系得到的奇粘度和剪切粘度值与通过非平衡分子动力学（NEMD）流动模拟独立测量的值吻合得很好。这提供了一个测试的格林-久保关系，并借给支持Onsager回归假设的应用程序中的粘性行为的活性物质系统。
2022-03-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Real-space condensation of reciprocal active particles driven by spontaneous symmetry breaking induced nonreciprocity
我们调查的稳态和动力学性质的互惠多体系统组成的自推进的活性粒子与本地对齐的相互作用，存在于一个扇形的邻居每个粒子。我们发现，一旦出现自发对称性破缺，系统中就会出现非互易性，并且系统的有效描述假定了一个直接源于非互易性的非厄米结构.这种突现的非互易性对系统的性质有很大的影响.特别是，它甚至可以驱动活性粒子的真实空间凝聚。我们的研究结果铺平了道路，确定一类新的物理互惠系统，是由紧急非互惠性。
2022-07-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Soft channel formation and symmetry breaking in exotic active emulsions
我们使用计算机模拟研究的形态和流变特性的二维乳液产生的被动各向同性流体和主动收缩极性凝胶的混合物，在存在的表面活性剂，有利于乳化的两个阶段。通过改变收缩活动和外部施加的剪切流的强度，我们发现三种可能的形态。对于低剪切速率，得到一个简单的层状状态。对于中等活性和剪切速率，出现不对称状态，其特征在于在极性/各向同性界面处的剪切和浓度带。主动施力的进一步增加导致软通道的自组装，其中各向同性流体在两层活性材料之间流动。我们的特点是这种状态的稳定性进行动态测试，不同的强度的积极迫使和剪切速率。最后，我们通过测量有效剪切粘度来解决系统的流变特性，发现这随着主动强迫的增加而增加，因此流体随着活动而变稠。
2020-10-29 cond-mat.soft
Directional Symmetry Breaking of Spherical Active Colloids by Magnetoviscous Coupling
Kyoto University（京都大学）；Stanford University（斯坦福大学）；RIKEN Center for Emergent Matter Science（理化学研究所 新兴物质科学中心）；Graduate School of Science, Kyoto University（京都大学研究生院理学研究科）；School of Science, Kyoto Sangyo University（京都产业大学理工学院）
通过铁磁流体的各向异性粘性响应，在均匀磁场下实现磁惰性球形活性胶体的转向，揭示了由推进速度和磁场强度共同决定的重新定向扭矩，并建立了通过各向异性流变学将粘性耗散转化为方向对称性破缺的水动力学基础。
2026-06-05 cond-mat.soft
Noisy Pursuit and Pattern Formation of Self-Steering Active Particles
研究智能活性布朗粒子在噪声环境下追踪移动目标的性能，发现噪声对追踪具有双重作用，并提出基于圆形目标轨迹对追踪者进行分类的策略。
2022-03-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Broken living layers: dislocations in active smectics
我们发现，位错在积极的二维近晶与潜在的旋转对称性总是在噪声的存在下，不存在的主动近晶相的存在，这意味着非零噪声$d=2$。活性近晶相可以像2D中的平衡近晶相一样，通过施加旋转对称破缺场来稳定;然而，即使在这种场的存在下，当对称破缺场较弱时，活性近晶相对噪声的稳定性仍然比平衡近晶相差得多。
2022-07-10 cond-mat.soft
Symmetry-breaking motility of an active hinge in a crowded channel
本研究通过数值模拟分析拥挤通道中主动铰链的动力学，发现其运动寿命随堆积分数和自推进强度非单调变化，并存在构型突变，为设计可切换动力模式的颗粒超结构提供可能。
2025-06-20 cond-mat.soft
Covalent bond symmetry breaking and protein secondary structure
对称性和对称性的有组织破缺在我们理解物理系统中的结构和模式形成方面具有关键作用，包括宇宙质量的起源和生物大分子的手性结构。在这里，我们报告了一个新的对称性破缺现象，发生在所有生物活性蛋白质，因此，这种对称性破缺涉及到生命的起源。不破缺的对称性决定了sp3杂化碳原子的共价键几何形状。它决定了氨基酸中心碳原子周围的四面体结构。在这里，我们表明，在生物活性蛋白质中，这种对称性被打破。此外，我们表明，对称性破缺的模式是在一个直接对应的折叠蛋白质的局部二级结构。
2011-09-02 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Front speed and pattern selection of a propagating chemical front in an active fluid
生命系统中自发的斑图形成是由反应扩散化学和活性力学驱动的。化学力和机械力之间的反馈通常对于稳健的斑图形成是必不可少的，然而通常对它的了解仍然很少。在这篇分析和数值论文中，我们研究了一个实验动机的反应扩散和活性物质之间的耦合极小模型：一个自催化和应力产生物种的传播前沿。在没有活动的情况下，前线由研究充分的KPP方程描述。我们发现，即使在活跃的系统中，前传播保持至关重要的差异：一个可伸展的应力增加的前端速度超过临界值的应力，而收缩应力对前端速度没有影响，但可以产生一个周期性的不稳定性的高浓度区域后面的前面。我们希望我们的研究结果是有用的解释斑图形成在活性系统与机械力化学耦合在体内和体外。
2022-01-18 cond-mat.soft physics.bio-ph
Noise-Induced Phase Separation and Time Reversal Symmetry Breaking in Active Field Theories driven by persistent noise
本文证明标量非平衡场论可仅由持久噪声驱动的涨落引发相分离，机制类似运动诱导相分离，并发现时间反演对称性破缺集中于两相边界。
2024-08-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Arrested phase separation and chiral symmetry breaking in active dumbbells under shear
本文通过分子动力学模拟研究剪切下活性哑铃粒子的相分离，发现剪切会抑制团簇生长并导致手性对称破缺，粒子以特定角度指向团簇中心以抵抗剪切力矩，从而增强团簇稳定性。
2025-09-21 cond-mat.soft
Patterning of polar active filaments on a tense cylindrical membrane
我们研究的动态和图案的极性收缩丝的表面上的圆柱形细胞使用主动流体动力学方程，将曲率和细丝取向之间的耦合。索和环自发地出现在圆柱体上作为稳态配置，并且可以是静止的或移动的，螺旋形的或沿着螺旋形轨迹移动的段。收缩诱导近端环的聚结。我们观察到相变的稳态模式时，改变细胞直径，并作出几个可测试的预测。我们的研究结果与圆柱形细胞中各种活性生物聚合物的动力学和图案化有关。
2012-11-27 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Engineering reconfigurable flow patterns via surface-driven light-controlled active matter
表面驱动的流动在自然界中是普遍存在的，从亚细胞胞质流动到器官规模的纤毛阵列。在这里，我们的模型如何限制几何形状可以用来工程复杂的流体动力学模式驱动的活动仅在边界上规定。具体来说，我们模拟光控表面驱动的活性物质，探测的新兴性质的悬浮液的活性胶体，可以绑定和解除绑定预先图案化的表面的一个封闭的微室，一起创建一个积极的地毯。附着的胶体产生大规模的流动，这反过来又可以将分离的颗粒向壁平流输送。切换粒子速度与光，我们的程序的主动悬浮和展示了丰富的设计空间的流动模式，其特征在于拓扑缺陷。我们推导出可能的模式结构，并使用此理论来优化不同的微流体功能，包括流体动力学分区和混沌混合。我们的研究结果为设计和控制表面驱动的活性流体铺平了道路。
2020-04-03 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Induced-charge electro-osmosis around metal and Janus spheres in water: Patterns of flow and breaking symmetries
实验研究了固定化金属微球在电解质溶液中的诱导电荷电渗（ICEO）流型。AC场修改局部电解质浓度，并导致四极流，向内的速度小于向外的。在高磁场下，流动变得不规则，涡流小于球体的尺寸。Janus金属电介质球产生偶极流并将流体从电介质泵向金属部分。实验确定的远场流随距离衰减为r-3。
2014-11-06 cond-mat.soft
Vortex pattern stabilization in thin films resulting from shear thickening of active suspensions
本文提出利用活性微泳体的剪切增稠载体流体稳定活性湍流中的规则涡旋图案，实现薄膜自组织成周期性非平衡态，并通过引入被动粒子实现规则空间排列，为微米尺度功能化图案化提供新途径。
2024-03-14 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Coexistence of patterned phases in chemically active multicomponent mixtures
Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）
研究化学活性混合物中物理相互作用与反应的协同作用，揭示复杂图案的形成机制及相共存规律。
2026-04-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Spontaneous symmetry breaking in active droplets provides a generic route to motility
我们探讨了一个通用的机制，即一滴活性物质获得运动的自发击穿的离散对称。我们研究的模型提供了“细胞提取物”的简单表示，例如，一滴肌动球蛋白溶液。(Such提取物在实验上用于模拟细胞骨架）。肌动球蛋白是一种活性凝胶，其极性描述了肌动蛋白纤维排列的平均方向。在没有聚合和解聚过程（“研磨”）的情况下，凝胶的动力学仅来自肌球蛋白马达的收缩运动;当极性反转时，这应该是不变的。我们的研究结果表明，能动性可以出现在没有的研磨，极性反转对称性的自发对称性破缺（SSB）。将我们的模型调整到二维的壁结合细胞，我们发现随着壁摩擦的减少，研磨诱导的运动性下降，但SSB介导的运动性上升。因此，后者在摩擦力可能不大的三维空间中可能至关重要。在超细胞水平上，相同的通用机制可以赋予运动性的聚集体的非运动，但活跃的细菌，我们表明，SSB在这种情况下（可扩展）导致一般旋转以及平移运动。
2012-11-20 cond-mat.soft q-bio.SC
Geometrical control of interface patterning underlies active matter invasion
活性物质与几何约束边界之间的相互作用是活性系统中许多涌现现象的关键。对于由动物细胞或能动细菌组成的活的活性物质，限制边界通常是可变形的界面，并且还不清楚活性诱导的界面动力学如何导致形态发生和斑图形成。在这里，我们研究了细菌活性物质的演化限制在一个可变形的边界。我们发现，一个有序的形态模式出现在界面处，其特征在于，界面突起的间隔;在界面突起后面，细菌游泳者自组织成多细胞簇，显示+1/2 π缺陷。随后，从界面突起到爬行分支的过渡的分级序列允许细菌活性滴以惊人的自相似分支模式迅速侵入周围空间。我们发现，这种界面图案化是由界面的局部曲率控制的，我们将这种现象称为集体曲率感测。使用连续活动模型，我们发现，集体曲率感测产生于高曲率区域附近的增强的主动应力，与活动长度尺度设置界面突起之间的特征距离。我们的研究结果揭示了一种新的活性物质入侵模式，并提出了一种新的策略，工程斑图形成的活性物质的分支过渡。
2022-08-26 cond-mat.soft
Spiral and never-settling patterns in active suspensions
我们提出了一个结合的数值和分析研究的斑图形成在一个活跃的系统中，粒子对齐，具有密度依赖性的运动，并受到逻辑反应。这是一个模型的悬浮液繁殖细菌，但它也可以代表，在有序相，肌动球蛋白凝胶在体外或体内。在无序阶段，我们发现，运动抑制和增长竞争产生稳定或闪烁的模式，其中，当密度足够大时，获得内部取向排序，产生星形或螺旋形。在有序相，反应项导致以前未观察到的从未解决的模式，可以提供一个简单的框架，以了解肌动蛋白的运动和螺旋图案的形成。
2013-06-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Vortex triplets, symmetry breaking, and emergent nonequilibrium plastic crystals in an active-spinner fluid
本研究结合统计力学与流体力学，发现活性旋转子流体中随活性增强涌现出涡旋三重态三角晶体，其为平衡塑性晶体的非平衡对应物，并表征了其统计性质与实验实现途径。
2025-09-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.AO
Role of kinematic constraints in the time reversal symmetry breaking of a model active matter
本研究提出基于碰撞事件Kullback-Leibler散度的BTRS定量度量方法，在球形滚动机器人构成的人工活性物质中验证，揭示运动学约束对耗散的影响，发现非平凡涨落对称性与活性诱导聚集现象。
2024-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergent Macroscopic Nonreciprocity from Identical Active Particles via Spontaneous Symmetry Breaking
South China Normal University（华南师范大学）
研究通过单物种Vicsek模型展示自发对称破缺如何增强微观单物种非互易性对宏观物理的影响，发现其能促进旅行带形成并驱动新型实空间凝聚。
2026-04-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Large-scales patterns in a minimal cognitive flocking model: incidental leaders, nematic patterns, and aggregates
我们研究了一个最小的认知群集模型，它假设移动实体导航完全使用可用的瞬时视觉信息。该模型由没有记忆的活性粒子组成，它们通过一种短程的、基于位置的、在视锥（VC）内作用的吸引力相互作用，并且缺乏速度-速度对齐。我们表明，这个活跃的系统可以表现出-由于VC，打破牛顿第三定律-各种复杂的，大规模的，自组织的模式。根据参数值，我们观察到出现的聚集体或铣削样的图案，形成移动-局部极性-文件与粒子在这些结构的前面作为有效的领导者，和自组织的粒子到宏观的非线性结构，导致长期的非线性秩序。结合模拟和非线性场方程，我们表明，基于位置的主动模型，作为这里分析的一个，代表了一类新的主动系统从根本上不同于其他主动系统，包括基于速度对齐的植绒系统。报告的结果是最重要的研究，解释和建模的集体运动模式在生活和非生活的主动系统。
2019-12-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Turbulence to order transitions in activity patterned active nematics
本文通过数值模拟研究周期性活性图案对二维活性向列相的影响，发现活性条纹可诱导从湍流到一维湍流再到反铁磁/铁磁有序涡旋的转变，并揭示了活性长度尺度与密度决定湍流转变、图案几何形状决定涡旋有序的机制。
2025-03-10 cond-mat.soft
Phase separation bursting and symmetry breaking inside an evaporating droplet; formation of a flower-like pattern
本研究发现含盐与非离子聚合物的蒸发液滴中微米颗粒形成花状沉积图案，揭示盐析引发的聚合物相分离产生相分离爆发流导致轴对称破缺，为相分离流体物理及相关技术应用提供新见解。
2024-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Active interface growth and pattern formation in membrane-protein systems
最近的实验观察图案在活细胞的膜的启发，我们提出了一个通用模型的动力学波动的界面驱动的颗粒状夹杂物，刺激其生长。我们发现，界面和夹杂物动力学之间的耦合产生微相分离和行波的自组织。这些模式与上述肌动蛋白-蛋白质系统实验中发现的模式惊人地相似。我们的研究结果进一步表明，积极的增长动力学不属于Kardar-Parisi-Zhang普适类增长接口，而是显示一种新的叠加平衡样缩放和持续振荡。
2018-05-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Autonomous Motility of Active Filaments due to Spontaneous Flow-Symmetry Breaking
我们模拟了弹性细丝的非局部斯托克斯流体动力学，弹性细丝是活跃的，由于应力沿其轮廓的永久分布。一个弯曲的不稳定性，最初直丝自发地打破流动对称性，并导致自主的长丝运动，这取决于构象对称性，可以是平移或旋转。在高的活动弹性比，线性不稳定发展成非线性波动状态与大幅变形。这些状态的动力学可以定性地理解为与相反对称的细丝构象模式相关的平移和旋转运动的叠加。我们的结果可以在分子马达细丝混合物、自催化颗粒的合成链或其他线性连接系统中进行测试，其中化学能在流体环境中转化为机械能。
2012-10-10 cond-mat.soft q-bio.BM
Tunable corrugated patterns in an active gel sheet
活性物质局部地将化学能转化为机械功，因此，它提供了斑图形成的新机制。特别是，由蛋白马达和细丝制成的活性凝胶是远离平衡的系统，其表现出自发流动[Kruse 2004，Voituriez 2005]，导致二维和三维的主动湍流[Sanchez 2012，Kumar 2018]和三维的相干流[Wu 2017]（3D）。虽然这些动态流动揭示了一个特征的长度尺度之间的相互作用所产生的主动强迫和被动回复力，静态和长期的空间格局在活性凝胶的观察仍然难以捉摸。在这项工作中，我们证明了一个2D的独立的生物活性凝胶，自发形成的耗尽力从驱动蛋白马达和微管细丝的3D解决方案，积极地pronounced出平面到厘米大小的周期性波纹片，是稳定的几天在低活性。重要的是，波纹是在没有流动的情况下形成的，并且它们的波长和稳定性由马达浓度控制，与流体动力学理论一致。在较高的活动，这些模式是短暂的凝胶变得动荡在较长的时间。我们的研究结果强调了被动和主动力在形成活性凝胶中的重要性，并表明静态材料可以通过主动机制进行造型。
2019-04-19 cond-mat.soft
Spontaneous Rotation of a Symmetric Inclusion in Chiral Active Bath
研究圆形对称被动内含物在手性活性粒子浴中因碰撞产生不均匀力矩而持续旋转的现象，揭示低手性下密度梯度主导与高手性下碰撞频率主导两种旋转机制。
2025-07-17 cond-mat.soft
Nematic ordering in active fluids driven by substrate deformations: Mechanisms and patterning regimes
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）
研究发现基底变形可诱导活性流体形成长程取向有序，揭示了软环境反馈对活性系统有序性的通用机制。
2026-01-16 cond-mat.soft
System size and boundaries determine the patterning dynamics of attracting active particles
本研究通过分析非局域对流-扩散方程，揭示了系统尺寸与边界通过尺寸控制的转变产生慢模式，指数级延长图案形成时间尺度，并经多细胞实验验证。
2025-09-10 cond-mat.soft nlin.AO nlin.PS
Pattern formation in active model C with anchoring: bands, aster networks, and foams
我们研究了由微管和分子马达组成的活性混合物的极小模型中斑图形成的动力学。我们监测的（保守）微管密度和（非保守）的有序序参量的演变，专注于一个“锚定”项，提供了一个直接的耦合之间的首选微管方向和它们的密度梯度的影响。关键控制参数是活性与弹性之比。当弹性占主导地位时，活动和锚定之间的相互作用导致带状结构的形成，这些带状结构可以经历额外的弯曲或旋转不稳定性。当活性占主导地位时，锚定的性质反而会产生一系列活性细胞固体，包括紫菀状网络，无序泡沫和纺锤状图案。我们推测，引入的“活性模型C”锚定是一个极小模型来描述斑图形成的微管细胞骨架的仿生类似物。
2020-05-21 cond-mat.soft
Active nematodynamics on curved surfaces -- the influence of geometric forces on motion patterns of topological defects
我们推导并数值求解了一个表面活性线虫动力学模型。我们在球体上验证了数值方法，并分析了流体动力学对拓扑缺陷振荡运动的影响。对于椭圆形表面的几何力对这些运动模式的影响是通过考虑到内在的和外在的曲率贡献的影响。数值实验表明，更强的耦合与几何特性，如果外部曲率的贡献，并提供了一种可能性，以调整流动和缺陷运动的表面特性。
2021-07-16 cond-mat.soft
Collision-induced torque mediates transition of chiral dynamic patterns formed by active particles
控制自推进粒子的动态自组织模式仍然具有挑战性。虽然已经观察到与手性相关的各种模式，但决定模式的基本控制因素仍不清楚。在这里，我们探讨了粒子碰撞时的扭矩如何影响动态自组织。基于同时考虑碰撞诱导力矩和自推进力矩的粒子模型，我们发现碰撞诱导力矩的引入将双向排列模板化的均匀双极取向转变为旋转的单极群.
2022-10-15 cond-mat.soft
Flow patterns and defect dynamics of active nematics under an electric field
该研究通过数值模拟探究电场对二维活性向列相的影响，发现中等场强下流速及各向异性达最大，强场下出现成带态及与活性湍流的周期振荡，揭示了电场调控活性向列相流型与缺陷动力学的规律。
2023-05-20 cond-mat.soft
Local composition controls pattern formation in conserved active emulsions
Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Arnold Sommerfeld Center for Theoretical Physics and Center for NanoScience, Department of Physics, Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学物理系阿诺德·索末菲理论物理中心与纳米科学中心）；Max Planck School Matter to Life（马克斯·普朗克物质至生命学院）
研究通过化学互变机制控制活性乳液中的图案形成，发现组成梯度可稳定液滴大小，为结构调控提供新途径。
2026-03-18 cond-mat.soft
Gating and tunable confinement of active colloids within patterned environments
本文通过在电场驱动的活性胶体与图案化障碍物之间设计长程排斥作用，利用电场频率调控障碍物有效尺寸，实现了活性粒子的门控与可调约束，为粒子分选和按需定位提供了新方法。
2024-12-31 cond-mat.soft
Phoretic Interactions Generically Induce Dynamic Clusters and Wave Patterns in Active Colloids
本文介绍了一种具有代表性的光相互作用活性胶体的极小模型。结合动力学理论，线性稳定性分析，和自扩散电泳和自热泳Janus胶体的自推进和电泳相互作用之间的一般关系的参数空间塌陷到两个维度：面积分数和Péclet数。当自生电泳场的寿命不是太短时，这种崩溃就会出现，并导致一个通用的相图，显示电泳相互作用{ \it generally}在典型的Janus胶体中诱导斑图形成，即使在非常低的密度下。由此产生的模式包括波和动态聚集体非常类似于在Janus胶体稀悬浮液实验中发现的活簇。
2017-06-05 cond-mat.soft
Morphology, Polarization Patterns, Compression, and Entropy Production in Phase-Separating Active Dumbbell Systems
本研究通过数值模拟极性活性哑铃系统，揭示相互作用强度与缺陷-压缩作用对相分离团簇演化的影响，并提出从热力学熵分布区分拓扑缺陷的新途径，关联了粒子与连续场活性物质模型。
2025-10-28 cond-mat.soft
Micro-flock patterns and macro-clusters in chiral active Brownian disks
手性活性粒子具有丰富的集体行为，包括旋转的宏观团簇和微观团簇，微观团簇由具有自限尺寸的相位同步旋转团簇组成。这些模式出现从竞争的排列相互作用和旋转表明，它们可能发生在许多手性活性物质系统的一般。然而，虽然排除体积的相互作用自然发生在典型的圈游泳者，目前还不清楚，如果宏集群和微群模式生存的存在。目前的工作表明，这两种类型的模式确实存在，但功能强烈增强波动的大小和形状的个别集群。尽管有这些波动，我们发现，平均微群大小仍然遵循相同的特征标度律，在排除体积相互作用的情况下，即微群大小与单泳者半径成线性比例。
2017-10-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.PS
Boundary and bulk perturbations in vectorial active matter
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DELL’INSUBRIA（因苏布里亚大学）
本论文研究矢量活性物质中全局与局部对称性破坏扰动的影响，提出检测微小各向异性的方法，分析边界诱导效应及无机械限制下的边界积累，为控制集体运动提供新见解。
2026-09-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cage Breaking Far from Equilibrium
Van der Waals-Zeeman Institute, Institute of Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学范德瓦耳斯-泽曼物理研究所）；Department of Medical Biochemistry, Amsterdam UMC University of Amsterdam（阿姆斯特丹UMC大学医学生物化学系）；Institute of Theoretical Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学理论物理研究所）；Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics, University of Cambridge（剑桥大学应用数学与理论物理系）
本文研究了活性物质在非平衡态下突破笼子的现象，通过构建熵景观分析其动态行为，揭示了活动性如何重塑笼子结构和不可逆性。
2026-03-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Curved Polymers form Vortex Patterns on Membranes
FtsZ聚合物最近的体外实验显示了自组织成不同的动态模式，包括让人想起细菌Z环的结构。我们模型FtsZ聚合物作为活性粒子沿手性，圆形路径移动的布朗动力学模拟和玻尔兹曼方法。我们的两个概念上不同的方法指向一个通用的相位行为。在中间粒子密度，我们发现自组织成涡旋结构，包括闭环。此外，我们表明，在发病的斑图形成的动力学描述了一个广义的复杂的Ginzburg-Landau方程。
2016-02-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.PS
Simultaneous Phase Separation and Pattern Formation in Chiral Active Mixtures
手性活性颗粒，或自推进的圆形游泳者，从精子细胞到不对称的Janus胶体，形成了一组丰富的模式，这与线性游泳者中看到的模式不同。这种模式主要是针对相同的圆形游泳者进行探索的，而现实世界的圆形游泳者通常具有频率分布。在这里，我们表明，即使是最简单的混合物（速度对齐）圈游泳者与两个不同的频率，主机一个复杂的世界的上层结构：最显着的例子包括一个microflock模式，形成一个物种，而其他物种相分离，形成一个macrocluster，与气相共存。在这里，一个物种的微相分离和选择的特征长度尺度，而另一个宏相分离和选择的密度。第二个值得注意的例子，在此出现在各向同性系统中，是包括两个不同特征长度尺度的图案，其可通过单个颗粒的频率和游动速度来控制。
2019-01-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
