Spreading dynamics of reactive surfactants driven by Marangoni convection
我们考虑一些不溶性的表面活性物种沿水界面的传播动力学。该模型包括扩散，Marangoni对流和一级反应动力学。在粘性效应占主导地位的大施密特数区域，导出了非线性输运方程的精确解。我们表明，表面活性剂分布的方差随时间线性增加，提供了一个明确的定义，在实验中观察到的增强扩散系数。因此，该模型提出了新的见解樟脑颗粒在水-空气界面的驱动。
2019-04-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
ActiveCheerios: 3D-Printed Marangoni-Driven Active Particles at an Interface
本文提出利用3D打印制造由Marangoni效应推进、Cheerios效应调控相互作用的界面活性粒子，通过可调运动性和模块化设计实现平移、手性运动及自组装，为活性界面系统提供了灵活低成本的开发平台。
2024-11-24 cond-mat.soft
Self-Propulsion of Liquid Marbles: Leidenfrost-Like Levitation Driven by the Marangoni Flow
本文报道了放置在水面上的装有含水酒精溶液的液体弹子的自推进。大理石的速度特性约为0.1 m/s。自推进现象与Marangoni溶质毛细管流动有关，该流动是由从液体大理石蒸发的酒精在水面上凝结而引起的。马兰戈尼流反过来又增强了酒精从大理石中的蒸发。向支撑弹珠的水中加入酒精会抑制自推进。液体小球的推进主要是由水阻力阻止的。大理石的质心运动速度随酒精浓度的增加而增大。弹珠自推进的速度与其体积无关。
2015-02-15 cond-mat.soft physics.class-ph
Collective dynamics of chemically active particles trapped at a fluid interface
化学活性胶体产生其周围溶液的化学组成的变化，从而诱导周围流体中的流动，这影响其动态演化。在这里，我们研究的多体动力学的单层的活性粒子被困在流体-流体界面。为此，我们考虑了一个平均场模型，其中包括直接对相互作用（也包括毛细相互作用，这是特别引起的界面捕获），以及流体动力学相互作用的影响（包括马兰戈尼流引起的界面的化学活性的响应）。典型的实验实现这样的系统的相关物理参数的值进行估计和各种情况下，这是由我们的方法预测的单层的动态，进行了讨论。特别是，我们表明，化学诱导的Marangoni流可以防止由毛细吸引力驱动的集群不稳定性。
2016-06-27 cond-mat.soft
Phase coexistence in a monolayer of active particles induced by Marangoni flows
热或化学活性胶体在其所浸入的溶液中产生热力学梯度，从而诱导影响其动态演化的流体动力学流动。在这里，我们研究了位于流体-流体界面的单层活性粒子的多体动力学的平均场模型。在这种情况下，由于界面的响应，颗粒的活动产生长距离的马兰戈尼流，这与颗粒之间的直接相互作用竞争。对于最有趣的情况下，一个$r^{-3}$软排斥模型的静电或磁粒子间的力量，我们表明，“洋葱状”的密度分布将开发内的单层。对于足够大的平均密度，在径向分层结构中应该可以观察到二维相变（从液体到六方晶的凝固，以及从固体到六方晶的熔化）。此外，分析使我们能够得出结论，虽然活动可能太弱，无法直接检测到这种诱导的马兰戈尼流，它是相关的集体效应出现的实验观察到的空间结构的相共存上述。最后，批判性地讨论了潜在的实验实现这些结果的相关性。
2018-04-04 cond-mat.soft
Influence of Added Dye on Marangoni-driven Droplet Instability
多相流是具有挑战性的系统研究，不仅从基本的角度来看，但也从实际的，由于在可视化具有类似的折射率相的困难。当要观察的多相流发生在亚毫米范围内时，会出现额外的挑战。实验流体动力学中的一个常见解决方案是添加彩色染料以增强对比度。然而，添加的染料可作为表面活性剂并显著影响观察到的现象。在最近报道的Marangoni爆裂现象中，其中油浴顶部的二元液滴通过Marangoni应力雾化成数千个较小的液滴，可视化特别具有挑战性，并且使用彩色染料自然是诱人的。在这项工作中，我们量化实验的显着影响，添加甲基蓝染料，以及所获得的对比度增强。我们发现系统对这种添加剂的反应远非微不足道，并带来了了解这种复杂现象的机会。此外，我们提出了一种简单的方法来分析作为染料浓度的函数的对比度增强，其目的是找到在类似系统中成功成像的最小染料浓度。
2021-09-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics of Marangoni-Driven Elliptical Janus Particles
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
研究椭圆形双面粒子在马兰戈尼力驱动下的运动动力学，揭示偏心率和大小对粒子行为的影响。
2025-12-23 cond-mat.soft nlin.AO physics.flu-dyn
Gradients in solid surface tension drive Marangoni-like motions in cell aggregates
活细胞和组织的表面张力来源于细胞骨架内非平衡主动应力的产生。在这里，使用激光烧蚀，我们产生梯度的表面张力的细胞聚集体作为模型的简单组织。这些主动表面应力的梯度驱动大规模和快速的环形运动。随后，随着应力的重新积累，运动自发地逆转，细胞返回到它们的原始位置。正向和反向运动都类似于粘性流体中的马兰戈尼流。然而，运动比粘弹性松弛的时间尺度快，并且表面张力梯度与表面处的机械应变成比例。此外，由于主动应力，表面张力梯度和表面应变都取决于骨料的体积。这些结果表明，表面张力可以诱导快速和高度相关的弹性形变，以维持组织的形状和配置。
2022-08-01 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Tunable self-emulsification via viscoelastic control of Marangoni-driven interfacial instabilities
研究提出利用高分子量聚合物引入粘弹性来主动调控液-液界面Marangoni驱动的自乳化现象，通过实验与理论分析揭示了聚合物浓度与破碎前指状物长度的定量关系，为软材料系统中的界面动力学控制提供了预测性框架。
2025-05-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Modeling of chemically active particles at an air-liquid interface
从理论上研究了气液界面上化学活性粒子的集体运动，并将其视为一个动态自组织问题。基于物理的考虑，我们提出了一个极小模型的自推进颗粒相结合的流体动力学相互作用，毛细管相互作用，驱动力的Marangoni效应，和Marangoni流。我们的模型已经成功地捕捉到了化学活性粒子的特征，这些粒子代表了动态的自组织状态，如晶态、链状、类液态和扩散态。
2021-05-07 cond-mat.soft
A Diffuse-Interface Marangoni Instability
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；University of Twente（特温特大学）
本文研究了扩散界面中由马兰戈尼效应引起的不稳定性，发现临界厚度与马兰戈尼数成反比，揭示了扩散主导与对流主导的临界交叉点。
2025-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effective interaction between active colloids and fluid interfaces induced by Marangoni flows
我们从理论上表明，在流体-流体界面附近，单个活性胶体颗粒产生，例如，化学品或温度梯度经历流体动力学起源的有效力。这种力是由于颗粒活动引起的马兰戈尼应力驱动的流体流动;它随着与界面的距离而非常缓慢地衰减，并且可以是吸引力或排斥力，这取决于活动如何改变表面张力。我们表明，对于典型的系统，这种相互作用可以主导的动态相比，布朗运动，分散力，或自泳效应的粒子。在有吸引力的情况下，相互作用促进粒子在界面处自组装成晶体状单层。
2015-12-15 cond-mat.soft
Unexpectedly absence of Marangoni convection in an evaporating water meniscus
通常认为，在小尺度下，表面张力驱动的流动占主导地位。从限制在毛细管中的乙醇/甲醇的弯月面的蒸发诱导Marangoni对流在弯月面已被以前的研究人员调查。然而，Marangoni对流是出乎意料的缺乏在蒸发水弯月面限制在一个小的微通道，这是在这项工作中报告。利用共焦显微PIV技术对水弯月面附近的速度场进行了研究。水弯月面形成在填充有水的微通道的端部，保持弯月面暴露于大气。蒸发水弯月面附近的流动是由毛细流动补充弯月面失水和蒸发诱导温度梯度引起的浮力流动共同作用引起的。单向毛细管流动占主导地位的小毛细管尺寸，而循环浮力对流占主导地位，在较大的毛细管尺寸。本文所报道的在蒸发水弯月面处的非预期流动行为将有助于进一步研究界面现象。
2020-04-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Emergent behavior in active colloids
活性胶体是微观粒子，其通过将从其环境中提取的能量转化为定向运动而在粘性流体中自推进。我们首先解释如何artificial microswimmer向前移动产生近表面的流场通过自泳或自诱导Marangoni效应。然后，我们讨论了通用功能的动态单个活性胶体在散装和禁闭，以及在重力，场梯度和流体流动的存在下。在第三部分中，我们回顾了活性胶体悬浮体的涌现集体行为，着重于它们的结构和动力学性质。在总结实验观察的基础上，我们对集体运动的活性胶体模型的进展进行了概述。虽然活跃的布朗粒子被大量用于研究大尺度的集体动力学，但需要更先进的方法来探索流体动力学和泳动粒子相互作用的重要性。最后，提出了量化涌现集体行为的物理方法。
2016-01-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
An Active Matter Pathway for Non-Equilibrium Liquid-Liquid Extractions
Ralph E. Martin Department of Chemical Engineering, University of Arkansas（阿肯色大学化学工程系）；University of Arkansas（阿肯色大学）
该研究提出Marangoni流驱动的活性物质通路，实现金属离子高效非平衡液-液萃取，萃取速率提升至少三倍，为液-液萃取提供新范式并开辟研究与技术新方向。
2026-08-11 cond-mat.soft
Swimming active droplet: A theoretical analysis
最近，一个积极的微型游泳器被构造成一个微米大小的溴水滴被放置到一个表面活性剂负载的油相。由于表面活性剂在界面处的溴化反应，表面张力局部增加并且变得不均匀。这就产生了马兰戈尼流，推动蠕动的液滴向前运动。我们开发了一个扩散-平流-反应方程的表面活性剂混合物的序参量在液滴界面使用的混合自由能。数值解揭示了一个稳定的游泳政权以上的临界Marangoni数M，但也停止和振荡状态时，M进一步增加。游动液滴被识别为推动器，而在振荡状态下，其在作为拉动器和推动器之间振荡。
2012-10-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Influence of Bubble Lifetime on the Drying of Catalytically Active Sessile Droplets
Raman Research Institute（拉曼研究所）
研究催化活性Janus液滴在过氧化氢存在下的干燥动力学，探讨气泡诱导的马朗尼流对干燥形态的影响，揭示催化活性对粒子运输的调控作用。
2026-04-09 cond-mat.soft
Self-propulsion of chemically-active droplets
微观活性液滴能够在粘性流中自主游动：这种令人困惑的特征源于溶质通过表面反应或其自发溶解与周围流体的交换，以及由这些溶质梯度产生的界面流。与不对称活性胶体相反，这些各向同性液滴通过利用溶质输运与自生Marangoni流的非线性耦合自发地游泳，这也是向更复杂的个体和集体动力学的二次过渡的原因。由于其简单的设计和对物理化学信号的敏感性，它们是迷人的物理学家，化学家，生物学家和流体动力学家，分析活性物质系统中的粘性自推进和集体动力学，开发合成细胞模型或执行目标生物医学或工程应用。我在这里回顾了这个快速发展的领域的最新和重要的发展，专注于这些intringinging液滴的数学和物理建模，连同其实验设计和表征。
2022-04-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
From Coffee Rings to Self-Driven Assembly: Active Matter Enabled Design of Drying Droplets
Raman Research Institute（拉曼研究所）
研究探讨活性物质在干燥液滴中的作用，揭示自驱动流体、界面应力和接触线行为的关键机制，提出可控沉积与功能界面设计策略。
2026-05-14 cond-mat.soft
Collective excitations of hydrodynamically coupled driven colloidal particles
两个胶体粒子，驱动周围的光学涡旋陷阱，最近已被证明是对由于流体动力学相互作用和弯曲的路径，他们被迫遵循之间的相互作用。我们在这里证明，这种配对相互作用可以调整实验，并研究它的集体激发的许多粒子驱动周围这样的光阱的效果。我们发现，即使系统是过阻尼的，由于驱动的流体动力相互作用引起的非衰减的激发特性的色散关系。胶体环的集体激发反映的是粒子对的涨落，而不是单个粒子的涨落。
2014-08-21 cond-mat.soft
Dynamic oscillatory cluster ordering of self-propelled droplets
我们在这里报告一个特殊的动态有序状态的集群液滴的有机溶剂的混合物。这些液滴由表面活性剂水溶液表面上的溶质Marangoni效应驱动。它们形成时间环簇，在形成后立即开始崩溃。该过程重复5- 20分钟，持续数小时以上。我们提出了一个非均匀力模型，从现象学上理解这种动力学的基本机制，其中作用在每个粒子上的力被不同地控制。这种液滴系统提供了一个简单的，非生物的实验模型，研究复杂的动力学状态实现了一组自推进粒子。
2017-06-01 cond-mat.soft
Collective motion of driven semiflexible filaments tuned by soft repulsion and stiffness
在活性物质系统中，自推进的粒子可以自组织进行集体运动，导致持续的动力学行为脱离平衡。在细胞中，细胞骨架丝和运动蛋白自组织成对细胞力学、运动和分裂重要的复杂结构。细胞骨架系统的集体动力学可以使用细丝滑动实验重建，其中细胞骨架细丝由表面结合的马达蛋白推动。这些实验已经观察到不同的动力学状态，包括集群，极性流，和单丝螺旋。最近对微管和驱动蛋白马达蛋白的实验发现，通过改变溶液中拥挤大分子甲基纤维素的浓度，可以调节微丝的集体行为。增加甲基纤维素浓度减少长丝交叉，促进对齐，并导致从活跃的，各向同性取向的长丝局部对齐极性流的过渡。这种集体运动的出现通常被解释为由活跃的极性粒子的Vicsek型模型的排列相互作用的增加。然而，空间相互作用和抗弯刚度如何改变活性细丝的集体行为还不清楚。我们使用可调软排斥和刚性的驱动细丝的模拟，以更好地理解细丝柔性和空间效应之间的相互作用如何导致不同的主动动态状态。我们发现，增加细丝刚度降低细丝排列的概率，但增加集体运动和长程序，与Vicsek型模型的假设相反。除了排斥和驱动之外，调节细丝刚度可以促进集体行为，并且控制活性各向同性细丝、局部对齐的絮凝物和极性流之间的过渡。
2020-05-16 cond-mat.soft
Hydrodynamic synchronization and collective dynamics of colloidal particles driven along a circular path
从理论上研究了粒子在光涡旋驱动下沿圆形路径运动的集体动力学，导出了N个粒子的相位方程，同时考虑了粒子之间的流体动力学和排斥相互作用。对于N = 2，粒子相互吸引并同步，形成比单线态移动更快的双线态。对于N = 3和5，我们发现周期性重排的双峰和单。当N = 4和6时，系统呈现周期振荡态或稳定同步态，这取决于初始条件.这些结果再现了以前的实验结果的主要特征。我们定量地讨论了非平凡集体动力学的机制。
2019-09-27 cond-mat.soft nlin.AO
Elasticity-driven collective motion in active solids and active crystals
我们介绍了一个简单的模型，自推进剂连接线性弹簧，没有明确的对齐规则。在临界噪声水平以下，代理自组织成一个集体平移或旋转组。我们推导了弹性薄板近似下平移态的解析稳定性条件。我们提出了一种基于弹性的机制，通过将自推进能量级联到低能模式来驱动收敛到集体运动。鉴于其简单性和普遍性，这种机制可以在各种生物和机器人群体中发挥相关作用。
2013-01-11 cond-mat.soft nlin.AO physics.bio-ph
Glassy Ratchets for Collectively Interacting Particles
我们表明，棘轮效应可以发生在相互作用的粒子，其中没有淬火基板的玻璃介质。我们认为模拟无序的二进制组装胶体中，只有一个物种响应驱动器。我们采用不对称交流驱动，将产生一个孤立的过阻尼粒子没有净直流漂移。当存在相互作用的粒子时，非对称交流驱动器产生棘轮效应。一个简单的模型捕捉了许多模拟结果，包括作为密度和温度函数的通量反转。
2003-08-05 cond-mat.soft
Collective Flows Drive Cavitation in Spinner Monolayers
该研究通过大规模流体动力学模拟，揭示了弱惯性区旋转粒子单层中集体流动驱动空化的机制，发现不稳定性源于流固耦合的流体动力升力，且空化可通过流动强度、约束条件及粒子浓度调控。
2023-08-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Fluid circulation driven by collectively organized metachronal waves in swimming T. aceiti nematodes
最近的实验表明，线虫{ \it T.可以在液滴的边缘处聚集成共同起伏的组。这种协调状态由异时波组成，并驱动液滴内的流体循环。我们发现环流速度约为2 mm/s，几乎是异时波速度的一半。我们发展了一个准二维的流体力学模型使用斯托克斯流近似。线虫的周期性运动构成了驱动流动的移动边界条件。我们的模型表明，线虫尾巴的大幅度漂移产生的流体循环。我们讨论了容器上的约束，将提高流体运动，这可以用于在未来的设计按需流量生成系统。
2023-02-06 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
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
Cell clusters sense their global shape to drive collective migration
该研究揭示细胞团通过外周细胞极化和纯机械性的形状感知机制驱动集体迁移，该机制可独立于外部信号并逆转集体硬度趋性，为细胞团形状与运动的工程控制提供物理框架。
2025-09-19 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
Alignment and scattering of colliding active droplets
活性液滴在其表面释放化学溶质，改变其局部界面张力。他们利用溶质的对流输运的非线性耦合产生的Marangoni流自我推进。这种游泳液滴本质上是抗趋化性的，并且被它们自己的化学尾迹或它们的邻居排斥。反弹动力学导致成对液滴相互作用最近进行了详细分析，纯粹的头上碰撞使用一个特定的双球面的方法。在这里，我们扩展了这种分析，并提出了一个简化的模型，一个通用的碰撞来验证倾斜液滴碰撞的对齐和散射特性及其对集体液滴动力学的潜在影响。当液滴直接相互作用时，对于对称碰撞观察到液滴的轨迹的系统对准，并且在碰撞期间液滴的化学尾流的有限时间重排引起。对于更一般的碰撞，观察到复杂和多样的动力学制度，无论是液滴直接相互作用或通过其化学尾流，导致显着的散射。
2020-10-02 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
