Memory-induced active particle ratchets: Mean currents and large deviations
University College London（伦敦大学学院）
本文研究了具有记忆效应的主动粒子偏振器，通过不对称的等待时间分布产生非零电流，并探讨了大偏差和动态相变的可能性。
2026-09-15 cond-mat.stat-mech
Deterministic endless collective evolvement in active nematics
提出了一个简单的确定性动力学方程，揭示了活动星系中空间密度不均匀性大尺度无限演化的机制。我们用解析的方法确定相区。密度、三阶星等和三阶指向矢的相互作用对于长波长的不稳定性和看似波动的集体运动的出现至关重要。有序的粒子场域，可以吸收粒子，无限生长，无限分裂。目前的发现扩展了我们对活性流体中大规模和看似波动的组织的理解。
2010-11-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic equations and near critical large deviations of active lattice gases
University of Bristol（布里斯托大学）
本研究采用路径积分方法推导三种活性晶格气体的流体动力学方程与大偏差函数，通过近临界弱非线性分析揭示其临界行为与平衡相分离的关联及非平衡修正。
2024-12-16 cond-mat.stat-mech
Active matter
在组成粒子的尺度上，对具有持续能量吸收和耗散的系统的研究是非平衡统计物理学的一个中心兴趣领域。将这些系统确定为一个独特的类别--活性物质--统一了我们对生命世界和一些令人惊讶的无生命模仿中的自主集体运动的理解。在这篇文章中，我提出了活性物质框架，简要回顾了一些早期的工作，回顾了我们最近的单粒子和集体行为的结果，包括实验上的活性颗粒单层，并讨论了未来的新方向。
2017-05-17 cond-mat.stat-mech
Exact Hydrodynamic Description of Active Lattice Gases
介绍了一类活性物质系统的格子气模型，其流体动力学描述可以精确导出。我们说明我们的方法，考虑两个系统表现出两个最研究的集体行为在活性物质：运动诱导的相分离和过渡到集体运动。在这两种情况下，我们推导出耦合偏微分方程描述的局部密度和极化场的动力学，并显示它们如何定量预测新兴的宏观晶格气体的属性。
2018-01-26 cond-mat.stat-mech
Collective Motion in Active Materials: Model Experiments
本文基于Les Houches School讲义，通过行走颗粒和胶体滚子等模型实验探讨活性系统中的集体运动，并重点介绍将粒子尺度动力学与宏观物理相联系的理论工具。
2022-11-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective order reorganizes dissipation and powers an active engine
TU Dresden（德累斯顿工业大学）；Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics（马克斯·普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所）；Univ. Lille, CNRS, ONERA, Arts et Metiers Institute of Technology（里尔大学、法国国家科学研究中心、法国航空航天实验室、巴黎国立高等工艺学院）；University of Luxembourg（卢森堡大学）
本研究通过合成运动球体实验系统，首次实现集体运动的时间分辨功率预算，发现有序转变提高运动效率并重组耗散路径，据此构建可对外做功的主动引擎。
2026-09-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entropons as collective excitations in active solids
本研究针对活性晶体非平衡稳态的振动动力学问题，提出由活性产生、与声子共存且强自驱动下占优的熵振子概念，可通过胶体、颗粒活性物质及生命系统实验验证。
2022-07-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
From single-particle to collective effective temperatures in an active fluid of self-propelled particles
我们提出了一个全面的分析有效的温度波动耗散关系的基础上的模型的主动流体组成的自走硬盘。我们首先调查的相关性的有效温度在稀和中等密度的流体。我们发现，一个独特的有效温度一般不表征在这个广泛的密度范围内的活性流体的非平衡动力学，因为波动耗散关系产生的长度尺度依赖的有效温度。相比之下，我们发现，在非常大的密度的非平衡玻璃化转变的方法是伴随着一个独特的有效温度的出现共享的波动在所有的长度尺度。这表明，由于在非平衡玻璃化转变时发生的集体冻结，在活性颗粒的非常致密的悬浮液中，通常会出现有效的热动力学。
2015-06-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Low rattling: A predictive principle for self-organization in active collectives
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Northwestern University（西北大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；GlaxoSmithKline（葛兰素史克）
针对远离平衡态的活性集群自组织原则难以识别的问题，提出统一框架将复杂系统行为建模为基本随机并捕捉其构型依赖响应，推导出类玻尔兹曼原则，在机器人活性物质中实验验证并提供了控制集体行为的方法。
2021-01-03 cond-mat.stat-mech cs.RO
Collective effects in confined Active Brownian Particles
我们研究了一个二维系统的活性粒子局限于一个狭窄的环形域。尽管没有明确的速度或不同粒子的作用力之间的相互作用，该系统显示从无序和粘滞状态的全局集体运动的有序状态，其中粒子持续顺时针或逆时针旋转的过渡。我们通过引入一个合适的序参量来描述这种行为，即速度极化，测量粒子的速度沿环的切向的全局排列。我们还测量了空间速度关联函数及其关联长度来表征这两种状态。在旋转阶段，速度相关性显示的代数衰减，分析预测连同其相关长度，而在卡住制度的速度相关性指数衰减的相关长度，随着持续时间的增加。在第一种情况下，相关性（特别是其相关长度）不取决于主动力，而仅取决于系统尺寸。当环的尺寸变得无限大时，由有限尺寸、周期性和持续的作用力之间的相互作用引起的全局集体运动消失了，这表明这种现象并不对应于通常热力学意义上的相变。
2021-03-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Equilibrium and non-equilibrium properties of active matter systems
Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学文化促进协会）；School of Mathematical & Computational Sciences, Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学文化促进协会数学与计算科学学院）
本文研究主动物质系统中集体行为与动力学，探讨体积排除效应、介质无序性及自推进粒子在非晶格域中的行为，分析热噪声、自推进速度等因素对集体行为的影响。
2026-05-10 cond-mat.stat-mech
Entropy production fluctuations encode collective behavior in active matter
本文导出了相互作用活性物质系统熵产生分布的一般下界。我们在四个典型的活性物质模型中探讨了粒子间的关联是小的和短程的，在这种限制下，该边界是紧的。在所有的模型研究中，绑定是弱的集体波动的结果，在长程相关性，随后链接的位置的相变增强熵产生波动。我们开发了一个理论的发病增强波动，并将其与特定的相变在活跃的布朗粒子。我们还推导出最优控制力，实现必要的动态调整耗散和操作系统之间的阶段。在这样做的过程中，我们揭示了熵产生和斑图形成之间的一般关系，在活性物质，以及控制它的方法。
2020-12-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.app-ph
Collective dynamics in systems of active Brownian particles with dissipative interactions
我们使用计算机模拟来研究相互作用的活性粒子系统中集体运动的开始。我们的模型是一群具有内能储备和相互作用的活性布朗粒子，它们受到耗散粒子动力学方法的启发，对最近的邻居施加成对的摩擦力。我们研究了二维系统中的取向有序性随能量注入率和粒子密度的变化。该模型表明，在增加粒子密度和增加输入功率时，转变成有序状态。虽然在我们的模型中的对齐机制和个人运动的字符不同于那些在研究Vicsek模型，它表现出相同的统计特性和相行为。
2013-05-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.AO
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
Collective dynamics and pair-distribution function of active Brownian ellipsoids
Institute of Theoretical Physics, Center for Soft Nanoscience, University of Münster（明斯特大学理论物理学院与软纳米科学中心）
本文通过计算机模拟获得了活性布朗椭球粒子随Péclet数和堆积密度变化的完整状态图，发现其具有团簇形成、极性有序等丰富状态行为，并给出了配对分布函数的数值结果与解析表达式。
2023-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective motion of energy depot active disks
本文研究带能量库、经排除体积相互作用的活性圆盘，通过欠阻尼 Langevin 模型揭示碰撞诱导的有效排列机制及其群集转变、条带和巨大数量涨落。
2024-07-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transport, Hall Effect, and Collective Dynamics of Driven Particles in Active Chiral Media
研究活性手性介质中驱动粒子的输运、霍尔效应与集体动力学，发现堵塞、塑性及线性相分离等相态，并绘制相图。
2026-10-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective Ratchet Effects and Reversals for Active Matter Particles on Quasi-One-Dimensional Asymmetric Substrates
使用计算机模拟，我们研究了一个二维系统的空间相互作用的自移动运行和翻滚盘形粒子与一个潜在的周期性准一维非对称基板，并显示了丰富多样的集体主动棘轮行为出现作为粒子密度，活动，基板强度和基板周期的函数。棘轮效率是非单调的，因为棘轮效应是由增加的活动，但减少了发病的自聚簇的活性粒子。增加颗粒密度降低棘轮效率弱基板，但增加棘轮效率强基板由于集体跳跃事件。在最高颗粒密度下，棘轮运动被自干扰效应破坏。我们表明，它是可能实现逆转的棘轮效应，其中的净流量的粒子是沿着硬，而不是容易的方向基板的不对称性。当多行活性粒子可以被限制在每个衬底最小值时，反转发生在强衬底极限中，允许出现经历反转的有效衬底电势的紧急粒子状激发。我们绘制了一个相图的正向和反向棘轮效应的粒子密度，活动，和基板性能的函数。
2016-06-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective Order Decouples Boundary Selection from Macroscopic Chirality in Confined Active Matter
School of Engineering and Sciences, Universidad Adolfo Ibáñez（阿道夫·伊巴涅斯大学工程与科学学院）
该研究揭示受限活性物质中，壁处局部取向与宏观环流方向由不同物理过程决定，壁选局部取向，集体有序性决定其是否控制全局流动。
2026-08-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective Thermotaxis of Thermally Active Colloids
在激光照射下，具有片状金属涂层的胶体由于对光的吸收而可以作为局部热源。虽然对于不对称胶体，这可能会引起自推进，但它也会导致产生缓慢衰减的温度分布，其他胶体可能会与之相互作用。使用随机公式研究了这种热活性颗粒的稀溶液的集体行为。结果表明，当Soret系数为正时，系统在定态下可用非线性Poisson-Boltzmann方程描述，在受限时，系统的密度分布在中间区域有明显的耗尽.对于具有负Soret系数的胶体，该系统可以描述为引力系统的耗散等价物。结果表明，在这种情况下，热活性胶体溶液可以经历一个不稳定性在临界激光强度，这与超新星爆炸的相似性。
2011-10-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Collective Ring Formation in Active Matter
S. N. Bose National Centre for Basic Sciences（S.N. 玻色基础科学国家中心）
研究二维相互作用活性粒子系统中环状结构形成，推导活性布朗粒子和跑-停粒子系统径向及极化分布解析表达式，揭示推进机制对环结构和粒子取向统计的影响，提供统一解析框架及区分动力学的特征。
2026-07-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective dynamics of active dumbbells near a circular obstacle
本文通过布朗动力学模拟研究静态圆形障碍物附近活性哑铃的聚集、旋转与极性有序，并揭示面积分数及示踪粒子尺寸对停留时间和有效扩散的非单调影响。
2024-06-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Disordered collective motion in dense assemblies of persistent particles
我们探讨了无序的非热活性物质的非平衡集体运动的出现时，持续运动和拥挤效应的竞争，使用模拟的二维模型的大小多分散的自推进粒子。与单分散系统形成鲜明对比，我们发现多分散性可以在任意大的持续时间内稳定均匀的活性液体，其特征是显着的速度相关性和不规则的湍流。对于所有的持久性值，活性流体在大密度下经历非平衡玻璃化转变。这是伴随着集体运动，其性质从近平衡的空间异质动态小持久性，持久性大时，一个质的不同的间歇性动态演变。后一种状态涉及相关位移场的复杂时间演化
2022-06-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase separation and large deviations of lattice active matter
非晶格活性布朗粒子形成团簇，即使在没有吸引力或速度排列机制的情况下也会发生相分离。解释这一现象的论点只诉诸于粒子在波动方向上持续移动的能力，但现有的硬粒子晶格模型解释了这一行为并没有表现出相分离。在这里，我们提出了一个晶格模型的活性物质，表现出运动诱导的相分离的情况下，速度对齐。使用直接和稀有事件采样的动态轨迹，我们表明，聚类和相分离伴随着显着的波动的静态和动态序参量。该模型为运动诱导相分离的研究提供了非格点模型的补充。
2017-11-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Binary pusher-puller mixtures of active microswimmers and their collective behavior
微泳者是微观尺寸的活跃粒子，通过使周围的流体运动来自我推进。根据它们引起的远场流体流动的类型，它们被分为推流器和拉流器。许多研究已经探索了推杆或推杆悬架之间的相似性和差异，但两者的混合物的行为仍有待研究。在这里，我们依赖于一个最小的离散microswimmer模型，粒子分辨，包括流体动力学相互作用，研究在这样的二元推拉混合物的取向排序。与现有文献一致，我们发现，我们的单分散悬浮液的推杆不显示对齐，而那些单独的拉自发地发展有序的集体运动。通过连续变化的二元混合物的组成，从纯拉系统开始，我们发现，有序的集体运动在很大程度上保持到推-拉组合物的比例约为1：2。令人惊讶的是，当被大多数的拉动器包围时，推动器比系统中的平均整体取向顺序所指示的更紧密地对齐。我们的研究概述了如何取向顺序可以调整在主动microswimmer悬浮液中所要求的程度掺杂与其他物种。
2019-07-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Collective Transport for Active Matter Run and Tumble Disk Systems on a Traveling Wave Substrate
我们用数值方法研究了一组与行波基片相互作用的主动滚转盘的输运。我们发现，作为基板强度，波的速度，磁盘活动，和磁盘密度的函数，出现了各种动力学阶段，与磁盘的结构和净通量。我们发现，有一个尖锐的过渡到一个状态，其中磁盘只有部分耦合到基板，并形成一个相分离的集群状态。这种转变与净磁盘通量的下降有关，并且可以作为基底速度、最大基底力、磁盘运行时间和磁盘密度的函数发生。由于磁盘的活动参数的变化产生不同的磁盘漂移率为一个固定的行波速度在基板上，我们认为该系统可以作为一个有效的方法用于活性物质物种分离。在团簇相内，我们发现在某些区域团簇质心的运动方向与行波的方向相反，而当最大衬底力增加时，团簇的运动方向与行波的方向相反.这表明群集或集群运动可以作为一种方法，通过这种方法，一个主动系统可以集体移动，以对抗外部漂移。
2016-11-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cooperation and competition in the collective drive by motor proteins: Mean active force, fluctuations, and self-load
本文研究马达蛋白集体驱动生物丝的动力学，通过解析与模拟揭示平均力与涨落规律，并发现马达蛋白竞争产生的自负载影响丝运动。
2023-05-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Hydrodynamics of Active Lévy Matter
集体运动通常在活性流体的框架内建模，其中组成活性颗粒，当与其他颗粒的相互作用被关闭时，长时间进行正常扩散。然而，在生物学中，单粒子超扩散和胖尾位移统计也很普遍。表现出这种异常扩散动力学的相互作用系统的集体性质，我们称之为活性Lévy物质，不能被当前的活性流体理论所捕获。在这里，我们制定了一个流体动力学理论的活性Lévy物质的粗粒化的微观模型对齐极性活性粒子，执行超扩散类似于Lévy航班。应用线性稳定性分析的流体动力学方程在集体运动的发病，我们发现，在其传统的对应，有序无序过渡可以成为关键。然后，我们估计相应的临界指数的有限尺寸标度分析的数值模拟。我们的工作突出了活性物质中的新颖物理学，它集成了异常扩散运动和粒子间相互作用。
2020-04-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Collective dynamics of active Brownian particles in three spatial dimensions: a predictive field theory
本文研究了三维空间中通过对势相互作用的球形活性布朗粒子的非平衡动力学。调查是基于预测的本地场论，是由一个严格的粗粒化从过阻尼朗之万动力学的粒子。这种场论是高度精确的，甚至适用于最高级的活动。它包括构型的序参量和无穷阶导数。我们还提出了三个有限约化模型，结果从一般场论通过适当的近似，更容易应用。此外，我们使用一般的场论和最简单的一个简化模型推导出的密度依赖的平均游动速度和相应的运动诱导相分离的粒子，分别发病的spinodal的解析表达式。这两个结果显示出良好的协议与文献中描述的最近的研究结果。对旋节线的分析结果也预测了其位置以前还没有确定的相关临界点。
2020-06-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Non-reciprocal visual perception and polar alignment drive collective states in chiral active particles
Indian Institute of Science Education and Research Mohali（印度科学教育研究学院莫哈利分校）
研究通过手性智能主动布朗粒子探索非互易视觉感知与极化对齐如何驱动集体状态的形成。
2026-01-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Finite-Time Orientational Relaxation Restructures Collective Motion in Polar Active Matter
Institute of Physics（物理研究所）；Homi Bhabha National Institutes (HBNI)（霍米·巴哈国家学院）
通过引入有限速率取向弛豫的Langevin模型，发现调整弛豫速率可驱动从各向同性到极性带、交叉海相、均匀极化和微团簇的系列相变，其中各向同性-极性转变为一阶相变。
2026-06-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Spinning Living Crystals of Run-and-Tumble Particles with Environmental Feedback
University College London（伦敦大学学院）；Universidade de Lisboa（里斯本大学）
研究揭示了活性物质中集体旋转的新机制，动态环境通过反馈协调非手性活性粒子自组织形成持续集体固态旋转的活晶体，且粒子长持续时间运动导致不同于传统扩散的动态特性。
2026-04-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active crystals and their stability
最近引入的活性相场晶体模型描述了自推进粒子系统中有序静止和运动晶体的形成。增加主动驱动，静止的晶体可以被迫作为单个移动物体执行集体有序的迁移。我们在这里证明，这些有序的迁移结构是线性稳定的。换句话说，在迁移过程中，即使在大的长度尺度上，单晶织构和全局有序的集体运动也被保留下来。此外，我们认为自推进的颗粒被薄流体膜包围的基板上。我们发现，在这种情况下，由此产生的流体动力学相互作用可以不稳定的顺序。
2014-01-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-reverting vortices in chiral active matter
本文通过理论分析与计算机模拟，发现手性活性粒子在无对齐相互作用时可由吸引与手性耦合自发形成具有恒定或周期性振荡涡量的自回复涡旋，为定制化集体现象设计提供指导。
2024-04-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Clustering and flocking of repulsive chiral active particles with non-reciprocal couplings
最近，非互惠系统已成为人们日益关注的焦点。例子出现在软物质和活性物质中，也出现在工程量子材料和神经（大脑）网络中。在这里，我们调查的非互惠性的（干）手性活性物质的系统的集体行为的影响。具体而言，我们认为是一个混合物的“圈游泳者”与空间相互作用和非互惠对齐耦合。基于流体动力学方程，我们来自一组朗之万方程，我们探讨了非互易性，有限尺寸和手性的相互作用。作为参考，我们首先考虑具有相互耦合的单物种系统。基于线性稳定性分析和数值模拟，我们在这里观察到三种不同类型的集体行为，即群集，运动诱导相分离，和两者的组合。然后转向一个非互易系统，我们发现，非互易性可以把否则平稳的不稳定性振荡的，影响相对方向的羊群，而且，至关重要的是，改变一般类型的不稳定性。这说明了非互惠性和手性对活性物质系统的紧急集体动力学的巨大影响，具有潜在的深远的生物学意义。
2023-01-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Synchronization and Collective Dynamics in a Carpet of Microfluidic Rotors
我们研究了一个由流体动力相互作用耦合的基片上的转子阵列的同步。由有效刚体建模的转子由内部扭矩驱动并对周围流体施加主动力。转子之间的流体动力相互作用的长程性质导致了丰富的动力学行为模式，包括相序和湍流螺旋波。该模型提供了一个新的例子耦合振荡器与远程相互作用。我们的研究结果建议的策略，设计可控的微流体混合器使用的流体动力学耦合的活性成分的紧急行为。
2010-04-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Irreversibility and biased ensembles in active matter: Insights from stochastic thermodynamics
主动系统通过不断地在其微观成分的水平上耗散能量来逃避平衡热力学规则。这种能量流源于环境中存在的燃料转化为持续的个体运动。它可以导致没有任何平衡等价物的集体效应，例如纯排斥粒子的相分离，或对齐粒子的集体运动（群集）。其中一些效应可以通过使用平衡工具来概括非平衡转变来合理化。因此，一个重要的挑战是系统地描述这些活跃转变的特征在多大程度上真正不同于平衡类似物。我们回顾最近的作品，使用随机热力学工具来识别，主动系统，包括粗粒度或信息熵产生的不可逆性的措施。我们描述了这与潜在的能量耗散或热力学熵产生的关系，以及它是如何受到集体行为的影响。然后，我们审查的可能性，构建热力学系综的平衡，轨迹偏向于非典型值的非平衡观测。我们表明，这是一个通用的路线，发现意外的相变在活性物质系统，这也可以通知他们的设计。
2022-03-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective deformation of anisotropic particles with internal pulsation
University of Luxembourg（卢森堡大学）
通过引入椭圆粒子的周期性变形，研究各向异性活性粒子系统中向列序与同步变形的相互作用，并推导出粗粒化流体动力学描述，揭示了自组织波动模式的涌现机制。
2026-08-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Synthetic Chemotaxis and Collective Behavior in Active Matter
概要：在化学梯度中导航的能力，称为趋化性，对微生物的生存至关重要。它使它们能够找到食物并逃离毒素。许多微生物可以产生它们自己响应的化学物质，并使用趋化性来发出信号，这可以被视为一种基本的通信形式。值得注意的是，过去的十年已经发展了合成的微型游泳者，例如自泳Janus胶体，它可以通过溶剂自推进，类似于细菌和其他微生物。其自我推进的机制涉及某些化学物质的生产。参与自我推进机制的相同化学物质也作用于其他微型游泳者，并使其游泳方向偏向（或远离）生产微型游泳者。因此，合成的微泳者提供了一种合成的类似物，以趋化运动的微生物。当这些相互作用是有吸引力的，它们通常会导致集群，即使在低粒子密度。这些集群可能会继续向macrophase分离，类似Dictyosteoblasts聚集，或者，如最近所示，导致动态集群的自限大小（动态集群），如在实验中看到的自泳Janus胶体。除了经典的情况下，化学相互作用是有吸引力的，这个帐户讨论，作为其主要重点，排斥化学相互作用，它可以创建一个新的和鲜为人知的途径，斑图形成在活性系统导致各种图案，包括集群的化学物质，行波和更复杂的不断重塑模式的外壳包围。在所有这些情况下，“合成信号”可以至关重要地决定合成的微型游泳者集合的集体行为，并可以用作设计原则，以创建能动活性颗粒的图案。
2018-10-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.PS
Zonal flows and reversals of cortically confined active suspensions
本研究结合共聚焦实验与活性粒子模拟，揭示O/B/O双乳液滴薄球壳内大肠杆菌在高密度高活性下产生方位角纬向流及顺逆时针反转，并由填充分率–活性相空间阐明几何诱导的新型集体动力学。
2023-05-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.CB
Modelling Collective Opinion Formation by Means of Active Brownian Particles
主动布朗粒子的概念被用来模拟集体意见形成过程。假设社区中的个体创造了一个双成分的交流场，影响其他人的意见的变化和/或可以诱导他们的迁移。通信场由反应扩散方程描述，个体的意见变化由主方程描述，迁移由通信场耦合的朗之万方程组描述。在平均场的限制举行快速通信，我们得出一个临界人口规模，超过该社区分为多数和少数意见相反。外部支持（例如来自大众媒体的支持）的存在改变了少数人与多数人之间的比例，直到超过临界外部支持，被支持的亚群体始终作为多数人存在。空间效应导致两个临界"社会“温度，在这两个温度之间，社区处于亚稳态，因此低于某个临界波数的波动可能导致空间意见分离。亚稳态的范围特别地由表征对通信场的个体响应的参数确定。在我们的讨论中，我们将物理系统中的相变进行类比。
2000-02-08 adap-org cond-mat.stat-mech nlin.AO
Collective dynamics and phase transition of active matter in presence of orientation adapters
在这项工作中，定向适配器，一种主动粒子，适应他们的运动方向从其他主动粒子，被引入。除了通常的Vicsek类粒子外，还存在取向适配器;两者都是自驱动的，但是遵循不同的相互作用规则。我们研究了这些不同物种保持不同速度的粒子在高速下的动力学。在这个模型中的集体行为的系统上的方向适配器的效果进行了探讨。在这类体系中主要研究取向有序-无序相变。首先，对于两种物质的相同密度，当适配器速度$v_a=1.2v_0$和普通颗粒速度$v_0=1.0$时，适配器和普通颗粒形成密集的行进带并且沿相同方向移动。在相变点附近，这些带随时间出现和消失，从而导致两相共存。适配器和通常的粒子都经历不连续的转变。在连续变化的噪声场下，序参量中存在滞后现象，进一步证实了这种转变的性质。然而，当适配器速度变得比通常的SPPs $v_a \approx 7v_0$高得多时，行进带的形成从系统中消失，并且过渡变得连续。密度比也是变化的，保持速度不变，并研究了相变。对于高适配器速度与$v_a=10v_0$，连续过渡被发现与低密度值的适配器。还确定了与连续转变有关的临界指数。
2023-02-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Collective drift and pinning in active rotator networks with Kuramoto coupling and mixed-sign feedback disorder
Université de Montpellier（蒙彼利埃大学）
研究有源旋转子网络中，均匀固有驱动与零均值高斯反馈无序竞争导致的集体漂移与钉扎行为，通过数值相图揭示反馈无序与耦合强度的作用。
2026-09-14 cond-mat.stat-mech nlin.AO nlin.CD
Dynamic Instabilities and Pattern Formation in Chemotactic Active Matter
University of California, San Diego（加利福尼亚大学圣地亚哥分校）；Princeton University（普林斯顿大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
本文研究了趋化行为对运动诱导相分离的影响，发现其可抑制或引发动态不稳定性，并通过分析确定了四种分支类型及模式振幅的解析表达式。
2026-03-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.PS
Chemotactic motility-induced phase separation
主动运动的粒子集体可以自发地分离成稀相和密相--这是一种被称为运动诱导相分离（MIPS）的迷人现象。MIPS对于无方向偏差的随机移动粒子进行了充分的研究。然而，许多形式的活性物质表现出集体趋化性，即沿着组成粒子自身可以产生的化学梯度的定向运动。在这里，使用理论和模拟，我们表明，集体趋化性强烈竞争MIPS -在某些情况下，逮捕或完全抑制相分离，或在其他情况下，产生根本性的新的动态不稳定性。我们建立了描述这种竞争的定量原则，从而有助于揭示和澄清执行趋化性的活性物质系统（从细胞到机器人）的丰富物理基础。
2023-01-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.PS
