Novel dynamics for an inertial polar tracer in an active bath
Peking University（北京大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）
研究揭示了惰性极性示踪剂在活性浴中的动态行为，通过投影算子方法将其映射为随机洛伦茨方程，揭示了多种动态模式，包括主动布朗运动、手性主动布朗运动、复杂混沌运动和折线主动布朗运动。
2026-05-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Attraction and condensation of driven tracers in a narrow channel
当多个粒子在几何约束下被同时驱动通过平衡浴时，出现浴介导的吸引和凝结。虽然在各种非平衡现象中观察到了这种情况，但有大量的实验和数值证据，目前对这些相互作用如何产生的定量了解很少。在这里，我们通过研究两个被驱动的“示踪”粒子的行为来解决这个问题，这些粒子在具有排斥体积相互作用的一维晶格中通过浴传播。我们分析探索机制负责示踪剂的涌现相互作用，并计算由此产生的有效吸引力的潜力。这种机制，然后数字显示扩展到一个现实的模型硬驱动布朗盘局限于一个狭窄的2D通道。
2021-06-24 cond-mat.stat-mech
Tracer dynamics in an interacting active bath: fluctuations and energy partition
本文解析研究了大质量示踪粒子在相互作用活性浴中的非平衡动力学，推导有效朗之万方程并揭示摩擦核的幂律与指数衰减行为，发现高活性下能量均分被打破且动能随活性非单调变化。
2025-08-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistical mechanics of a cold tracer in a hot bath
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）
研究冷示踪粒子与热布朗粒子的相互作用动力学，通过推导广义Langevin方程揭示其在不同连接模式下的非平衡行为与热力学特性。
2026-01-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuations and correlations of a driven tracer in a hard-core lattice gas
我们考虑一个驱动示踪粒子（TP）在一个浴的硬核粒子进行连续交换与水库。我们开发了一个分析框架，使我们能够超越标准的力-速度关系用于这个极小模型的活性微观流变学和定量分析，对于任何密度的浴颗粒，TP位置的波动和它们的相关性与浴颗粒的占用数。我们得到一个确切的爱因斯坦型的关系，链接这些波动的情况下，在线性驱动制度的驱动力和浴粒子密度分布。对于一维的情况下，我们还提供了一个近似的，但非常准确的显式表达式的TP位置的方差，并表明它可以是一个非单调的函数的浴粒子密度：反直觉，密度的增加可能会增加分散的TP位置。我们表明，这种非平凡的行为，这在原则上可以观察到在积极的微观流变学实验，是由微妙的互相关量化我们的方法。
2013-04-08 cond-mat.stat-mech
Universal scale-free decay of tracer-bath correlations in $d$-dimensional interacting particle systems
针对$d$维硬核与软核相互作用粒子系统，解析推导了示踪粒子参考系下的空间相关剖面，揭示了远距离幂律衰减指数仅取决于空间维度的普适特征，并通过数值模拟验证了其稳健性。
2025-09-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Curvature Induced Activation of a Passive Tracer in an Active Bath
我们使用数值模拟来研究一个大的不对称示踪剂浸没在一个低密度悬浮液中的自推进纳米粒子在两个维度上的运动。具体来说，我们分析了曲率的示踪剂如何影响其平移和旋转运动在一个积极的环境。我们发现，即使非常少量的曲率是足够的活性浴赋予定向运动的示踪剂，这导致其有效的激活。我们提出了简单的缩放参数来表征这种诱导活动的曲率的示踪剂和自推进力的强度。我们的研究结果提出了新的方法来控制被动示踪剂在主动介质中的输运特性，通过仔细剪裁它们的几何形状。
2014-09-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Forces from coarse-graining nonequilibrium degrees of freedom: exact results
本研究探究非平衡定态下简谐阱示踪粒子的弛豫动力学，推导不同非平衡场景下的解析结果，发现非平衡粗粒化产生的额外力等特性，并提出通过条件化与钉扎弛豫的测量对比确定非平衡力的实验方法。
2024-12-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective Langevin equations for a polar tracer in an active bath
我们研究了一个极性示踪剂，有一个凹面，沉浸在一个二维的活性粒子悬浮液。使用布朗动力学模拟，我们测量的分布和自关联函数的力和扭矩施加在示踪剂上的活性粒子。示踪剂沿其极轴经受有限的平均力，而所有的关联函数随时间呈指数衰减。使用这些见解，我们构建了完整的粗粒度朗之万描述示踪剂的位置和方向，其中的活性粒子被归入一个有效的自推进力和指数相关的噪声。随后的介观动力学可以用五个无量纲参数来描述。我们进行了彻底的参数研究的均方位移，这说明了不同的参数如何影响示踪剂的动态，跨越从弹道扩散运动。我们还表明，示踪剂位移的分布演变从一个非高斯形状在早期阶段的高斯行为足够长的时间。
2020-08-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the Einstein relation between mobility and diffusion coefficient in an active bath
由自推进单元组成的活性浴是一种非平衡介质，其中示踪粒子的迁移率$μ$和扩散率$D$之间的爱因斯坦关系$D=μk_B T$不能被期望先验地保持。我们在这里考虑重示踪剂，这些系数可以与关联函数，我们估计。我们表明，一个很好的近似，爱因斯坦关系并不持有在一个活跃的浴时，使用不同的温度，这是机械定义的，通过施加在示踪剂上的压力。
2022-03-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stochastic resetting in a nonequilibrium environment
本研究探讨了非平衡介质中示踪粒子在随机重置下的动力学，揭示了粒子耦合强度与浴粒子扩散率对弛豫动力学和首达搜索时间的显著影响，为非马尔可夫系统提供了综合理论框架。
2024-12-27 cond-mat.stat-mech
Generalized Langevin equations for a driven tracer in dense soft colloids: construction and applications
我们描述了一个示踪剂在浴软布朗胶体的粒子耦合到其他浴粒子的密度场。从Dean方程出发，我们导出了整个系统演化的精确方程，并证明了密度场的演化在稠密熔池的极限下可以线性化。这个线性化的迪恩方程与示踪剂采取除了验证再现以前的结果的平均场液体结构和输运性质。然后，示踪剂受到一个外力，我们计算它周围的密度分布，它的迁移率和扩散系数。我们的研究结果表现出的效果，如偏压增强扩散，是非常相似的观察到的相反的限制的硬核格子气，表明这些效果的鲁棒性。我们的预测成功地测试对分子动力学模拟。
2014-02-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Distribution of the position of a driven tracer in a hardcore lattice gas
我们研究了一个有偏见的示踪粒子（TP）在一个浴的硬核粒子移动的任意尺寸的晶格和接触的水库。从TP位置和浴配置的联合概率所满足的主方程出发，并借助于平均场型近似，我们在先前的出版物[Phys. Rev. E \textbf{87}，032164（2013）]中提出了TP位置的波动的计算。反直觉地，在一维晶格上，TP的扩散系数被示出为浴颗粒的密度的非单调函数，并且对于密度的非零值达到最大值。在这里，我们：（i）给出了计算的细节，并对扩散系数的非单调性的理解提供了物理上的理解;（ii）扩展了平均场型近似，使高阶关联函数解耦，并得到了TP位置的累积量母函数所满足的演化方程，该方程在任何空间维都有效。在一维格点的特殊情况下，我们求解这个方程，得到TP位置的概率分布。我们表明，重新调整的位置由其波动是渐近分布的高斯分布在长时间限制。
2015-07-02 cond-mat.stat-mech
Driven tracers in narrow channels
研究了在静止介质二维狭窄通道中运动的示踪剂的稳态特性。示踪剂使系统失去平衡，扰动密度和压力场，并使浴粒子具有非零的平均速度，从而在通道中产生电流。在这项研究中，三个模型中的封闭效应的通道进行了分析和比较：第一个是简单的对称排除过程（SSEP），其中的稳态密度分布和示踪剂的框架中的壁面上的压力进行了计算。我们表明，示踪剂的行为就像一个偶极源中的平均速度场。然后将该2D条带的空间结构简化为一维SSEP，其中允许示踪剂和浴粒子之间的位置交换。利用平均场论和不允许交换的极限的精确解的组合，给出了示踪剂的速度和密度场的良好预测。最后，我们表明，获得的结果与交流的1D SSEP也适用于气体过阻尼硬盘在一个狭窄的通道。SSEP和硬盘气体的参数之间的对应关系是系统的，并遵循简单直观的参数。我们的分析结果进行了数值检验。
2016-09-26 cond-mat.stat-mech
Exact spatial correlations in single-file diffusion
针对单文件扩散中浴-示踪粒子关联这一复杂多体难题，推导了简单排斥过程中该关联的精确封闭方程，拓展至双排斥过程，并关联了逆散射法得到的其他模型精确解结果。
2023-04-28 cond-mat.stat-mech
Local resetting with geometric confinement
“局部重置”最近被引入来描述相互作用系统中的随机重置，其中粒子独立地试图重置到共同的“原点”。我们对这种系统的理解仍然非常有限，因为重置过程本身就受到相互作用的影响。一个普遍存在的约束，往往是相互作用的粒子的动力学是几何约束，例如限制刚性球形粒子的通道如此狭窄，超车变得困难。在这里，我们探讨了局部复位和几何约束在一个由两种扩散粒子组成的系统中的相互作用：“浴”粒子，和“示踪剂”进行局部复位。平均场分析和数值模拟表明，复位示踪剂，其固定的密度分布呈现出典型的“帐篷状”的形状，这个形状上的浴密度分布的印记。当改变粒子扩散率的几何约束度的比率时，发现系统在两个状态之间过渡。在一个示踪剂驱逐浴粒子远离原点，而在另一个他们诱捕他们，而不是。在这两个状态之间，我们发现了一个特殊的情况，平均场近似变得精确。
2022-11-24 cond-mat.stat-mech
Exact solution of a one-dimensional Boltzmann equation for a granular tracer particle
我们考虑一个一维系统，它由一个质量为$M$的粒状示踪粒子组成，这个粒子位于一个质量为$m$的热化粒子浴中。当质量比$M/m$等于恢复系数$α$时，系统映射为一维弹性气体。在这种情况下，玻尔兹曼方程可以精确求解。我们还得到了速度自相关函数和扩散系数的表达式。对没有解析解的$M/m\neq α$进行了Boltzmann方程的数值模拟。看来，动力学特征仍然定性类似于那些发现在完全可解的情况下。
2006-04-21 cond-mat.stat-mech
Diffusion of a tracer in a dense mixture of soft particles connected to different thermostats
我们研究的动态示踪剂在一个稠密的混合物中的粒子连接到不同的恒温器。从描述系统演化的过阻尼Langevin方程出发，在粒子间软相互作用的限制下，推导出了悬浮液中标记粒子的自扩散系数的表达式。我们的推导，这依赖于线性化的迪恩-川崎方程服从的密度场和路径积分表示的动态的示踪剂，延伸了以前的推导，保持示踪剂接触一个单一的浴。我们的分析结果是面对布朗动力学模拟的结果。与数值模拟的协议是非常好的，即使是高密度。我们展示了示踪剂的扩散率如何受到可能代表聚合物线圈的软颗粒的密集环境的活动的影响-这一结果可能与生物介质中扩散率测量的解释有关。最后，我们的分析结果是一般性的，可以应用到示踪剂的扩散耦合到不同类型的波动环境，只要它们的演化方程是线性的，示踪剂和浴之间的耦合是弱的。
2022-12-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Correlation and fluctuation in Random Average Process on an infinite line with a driven tracer
我们研究了单个偏置示踪粒子在其他粒子浴中在无限直线上执行随机平均过程（RAP）的效果。我们专注于大的时间行为的平均值和粒子的位置的波动，以及它们之间的相关性。在大的时间t限制下，这些量具有明确定义的标度形式，并随时间增长为$\sqrt{t}$。与关联函数相关的标度函数的微分方程，并解决周围的对称示踪剂的解决方案微扰。有趣的是，当示踪剂是完全不对称的，进一步的进展是使示踪剂后面的粒子不影响在它前面的粒子的运动，这导致特别是一个确切的表达式的示踪剂的位置的变化的事实。最后，连续粒子之间的间隙的方差和相关性也进行了研究。数值模拟支持我们的分析结果。
2016-02-22 cond-mat.stat-mech
Extracting maximum power from active colloidal heat engines
胶体热机通过操纵受限示踪剂从波动浴中提取能量。考虑到一个自走式示踪剂包围浴被动胶体，我们优化发动机性能的基础上，最大可用功率。我们的方法依赖于一个绝热的平均场处理浴粒子，减少了多体描述成一个有效的示踪剂动力学。它使我们揭示，当在恒定的活动操作时，发动机只能产生比其被动对应物少的最大功率。相比之下，等温发动机的输出功率，与循环变化的自推进没有任何被动等效操作，表现出最佳的限制和活动。直接数值模拟的微观动力学支持这些结果的有效性，甚至超出平均场制度，与潜在的相关性的实验发动机的设计。
2018-04-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Behavior of passive polymeric tracers of different topologies in a dilute bath of active Brownian particles
通过二维模拟研究了稀薄活性粒子浴中不同拓扑被动高分子示踪剂的动力学，发现活性粒子积累诱导的臂配对使星型高分子在高活性下展现独特动力学行为。
2025-10-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Driven Tracer in the Symmetric Exclusion Process: Linear Response and Beyond
对称排斥过程中的示踪剂动力学是反常扩散的一个典型模型，其中硬核粒子在无限一维晶格上扩散。虽然平衡的情况已经得到了很多的关注，示踪剂是由外力，这提供了一个极小模型的限制拥挤的环境中的非平衡运输的情况下，仍然在很大程度上未被探索。事实上，唯一可用的分析结果涉及的手段的位置的示踪剂和晶格占据数在其参考系，高阶矩，但只有在高密度的限制。在这里，我们提供了一个一般的流体动力学框架，使我们能够确定的浴示踪剂的相关性和示踪剂的位置的驱动力的函数的第一累积量，高达二次阶（超越线性响应）。这一结果构成了第一次确定的偏差依赖性的方差的驱动示踪剂在SEP为任意密度。这里提出的框架可以适用于，超越SEP，更一般的配置驱动的示踪剂在一个维度上的障碍物的相互作用。
2023-01-25 cond-mat.stat-mech
Exact correlations in a single file system with a driven tracer
我们研究了一个单一的驱动示踪粒子在一个浴的其他粒子执行随机平均过程的无限线上使用随机流体动力学方法的效果。我们考虑任意固定以及随机初始条件和计算两点相关。对于淬火均匀和退火稳态初始条件，我们表明，在大时间内，$T$限制了粒子位置的波动和相关性，使其亚扩散生长为$\sqrt{T}$，并且在适当重新缩放标签的情况下具有明确的缩放形式。我们计算相应的标度函数，正是这些特定的初始配置，并验证它们的数值。我们还考虑了一个非线性不变的初始条件，线性增加的差距，我们表明，波动和相关性增长超扩散$T^{3/2}$在大的时间。
2016-09-18 cond-mat.stat-mech
Interplay of activity and non-reciprocity in tracer dynamics: From non-equilibrium fluctuation-dissipation to giant diffusion
University of Delhi（德里大学）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
研究揭示了非互惠相互作用如何通过非平衡波动-耗散关系影响示踪体扩散，发现非互惠性增强导致巨扩散，对主动软物质和生物系统有重要影响。
2026-09-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Unraveling active baths through their hidden degrees of freedom
本研究揭示活性浴中存在与探针粒子非互易作用的熵性隐藏自由度，其粗粒化会改变熵产生率，阐明了活性浴非平衡效应的本质并为热力学自洽的有效动力学推导提供路径。
2023-10-03 cond-mat.stat-mech
Dynamics of Run-and-Tumble Particles in Dense Single-File Systems
研究了拥挤单列环境中自推进粒子的极小模型。我们扩展经典模型的排斥过程（先前分析的扩散和驱动示踪粒子）的情况下，示踪粒子是一个运行和翻滚粒子（RTP），而所有的浴粒子进行对称随机行走。在高密度的浴粒子的限制，我们推导出精确的表达式的RTP位置$X$和所有的累积量，适用于任意值的翻滚概率$α$和时间$n$的全分布$\mathcal{P}_n(X)$。我们的研究结果突出了拥挤的动力学的显着影响：即使累积量的RTP位置的$α$在中间的时间尺度的增加功能，并显示一个subdiffusive异常缩放$\propto \sqrt{n}$独立于$α$在长时间的限制$n\to \infty$。这些分析结果为定量分析真实生物或人工微泳者在极端禁闭中的实验轨迹奠定了基础。
2018-07-11 cond-mat.stat-mech
Dynamical fluctuations of a tracer coupled to active and passive particles
本文推导与主动或被动 Brownian 粒子弹性耦合的惯性示踪剂的广义 Langevin 方程，比较耗散核、噪声及 FDR/FRR，并量化主动浴的非平衡响应与小活性极限。
2023-08-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hot scatterers and tracers for the transfer of heat in collisional dynamics
我们介绍了随机模型描述的局部碰撞动力学系统中的热量传输。动态由示踪粒子移动通过热散射体阵列描述在固定温度下的热浴的效果。这些模型具有马尔可夫更新过程的结构。详细研究了它们的遍历性，给出了时间积分能流的累积母函数的计算公式。我们观察到，在热平衡之外，生成函数不是解析的。当散射体的温度组由散射体和系统之间平均没有能量交换的条件固定时，可能会出现不同的行为。当示踪粒子被允许自由地穿过整个散射体阵列时，温度分布是线性的。如果粒子被锁定在散射体之间，温度分布就变成非线性的。在这两种情况下，热导率被解释为示踪剂和散射体之间的碰撞频率。
2009-03-31 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Effective temperature of active matter
我们遵循一个相互作用的自我推进的机动粒子与平衡的热浴接触的合奏动力学。我们发现，波动耗散关系允许定义一个有效的温度，这是兼容的结果使用示踪粒子作为温度计。有效温度取高于浴的温度的值，并且其由电机强度连续控制。
2011-05-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.CB
Recoil of a driven tracer in a correlated medium
研究布朗粒子从恒定速度运动的谐振势阱释放后的随机动力学，发现其在关联介质中表现出反冲（反向运动），该效应在特定场动力学下呈代数形式达到最终平均位置，对临界点附近受驱胶体粒子有定性参考价值。
2025-11-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of soft interacting particles on a comb
本研究针对梳状结构上软相互作用过阻尼布朗粒子的动力学问题，在线性化Dean-Kawasaki框架下分析密度涨落关联，推导示踪粒子扩散系数的相互作用修正，并通过数值模拟验证结果。
2025-05-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonlinear response and emerging nonequilibrium micro-structures for biased diffusion in confined crowding environments
我们研究分析的动力学和微观结构的变化所造成的主机介质的驱动示踪粒子移动在一个封闭的，静止的分子拥挤的环境。模仿典型的设置活动的微观流变学实验，我们认为在这里的极小模型，包括一个几何约束的晶格系统-一个二维的带状或三维的毛细管状-填充两种类型的硬核粒子与随机动力学-示踪剂粒子驱动的恒定的外力和浴粒子完全随机移动。借助于一个解耦方案，它允许我们超越线性响应近似（Stokes区域），对于任意密度的格子气粒子，我们确定了示踪粒子的力-速度关系和它周围的宿主介质粒子的稳态密度分布，这些结果通过广泛的数值模拟进行了验证。我们的理论分析揭示了两个显著特征：a）我们证明了在一定条件下，被驱动示踪粒子的终极速度是力的非单调函数，使得在某些参数范围内微分迁移率变为负值; b）有偏粒子驱动整个系统进入一个非平衡稳态，在示踪粒子附近有一个静止的粒子密度分布，它按指数衰减，与在无界晶格中观察到的行为形成鲜明对比，在无界晶格中已知发生代数衰减。
2015-10-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Energy Profiles for a Class of 1-D Models
作为一维热传导的一个范例，我们提出了一类由相同的细胞链表示的模型，其中每一个都包含一个被称为“坦克”的能量存储设备。储罐之间的能量交换由示踪粒子介导，示踪粒子以特征温度和速率从链两端的热浴中注入。对于这种类型的随机和哈密顿模型，我们开发了一种理论，允许一个严格推导-在物理上自然的假设-宏观方程的数量与热传输，包括平均能量分布和示踪剂密度。具体的例子被视为说明，并在目前的背景下，傅立叶定律的有效性进行了讨论。
2005-04-04 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Inter-particle ratchet effect determines global current of heterogeneous particles diffusing in confinement
在$N$体积排除球的$d$维管模型中，我们考虑颗粒之间的差异如何影响其漂移速度，扩散系数和大小的稳态分布和轴向粒子流。我们表明，该模型是完全可解的几何约束时，防止任何粒子超越每一个其他-一个概念，我们术语准一维。然后，由于棘轮效应，电流偏向于扩散性最小的粒子的速度。我们认为这个模型在一维的特殊情况下，并推导出确切的联合间隙分布驱动示踪剂在被动浴。我们描述了相空间结构和不可逆漂移之间的关系，使得准一维假设的关键模型的可解性。
2020-12-29 cond-mat.stat-mech
