Irreducible Representations Of Oscillatory And Swirling Flows In Active Soft Matter
最近的实验成像流体流动周围游动的微生物揭示了复杂的时间依赖性的速度场，定性不同于通常采用的应力流理论描述的活性物质。在这里，我们得到了最一般的流动周围的一个有限大小的活动粒子展开的表面应力在不可约的笛卡尔张量。这种膨胀，其第一项是应力波，必须包括，分别，第三阶极性和轴向张量，以最小限度地捕捉关键功能的主动振荡流周围的翻译衣原体和旋转团藻周围的主动旋流。该表示提供了连续体主动应力的不可约对称、反对称和各向同性部分的显式表达式。反对称主动应力不守恒轨道角动量，因此我们的工作表明，自旋角动量是必要的，以恢复角动量守恒的连续流体动力学描述的活动软物质。
2014-08-05 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Planktonic Active Matter
浮游活性物质代表了一个跨越不同尺度的新兴系统：个体、种群和群落;以及从亚细胞和细胞到集体和生态系统尺度动态的复杂性。这种跨尺度的活性物质系统对一系列非生物因素（温度、流体流动和光照条件）和生物因素（养分、pH值、次级代谢物）作出反应，这些因素是它们所属的相关生态系统的特征。细胞表型的主动调节，包括形态、运动性和细胞内组织，使嗜热微生物能够与其他个体和物种动态地相互作用;并适应-通常迅速-环境的变化。在这一章中，我讨论了传统和当代的方法来研究这个多尺度的活性物质系统的动态从机械的角度来看，具体参考他们的本地设置和他们的能力，积极调整的行为和生理，以及新兴的结构和功能，他们引起自然生态的限制，以及由于气候变化的趋势。
2023-01-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Topological defects in polar active matter
Njord Centre, Department of Physics, University of Oslo（奥斯陆大学物理系诺尔德中心）；Department of Microbiology, Oslo University Hospital（奥斯陆大学医院微生物系）
本文综述了极性活性物质（如动物群、运动细胞聚集体和活性胶体）中全整数拓扑缺陷的实验观察和理论进展，揭示了这些缺陷如何介导动态转变并促进大规模相干态的自发涌现。
2025-04-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
Shaping active matter from crystalline solids to active turbulence
本研究通过大规模智能体分辨模拟表明，仅调节湿式泳动介质活性即可连续控制固液气相变与层流—湍流转变，并统一解释化学活性系统的矛盾实验。
2024-03-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Chiral Active Matter
手性活性物质包括能够自推进和自旋转的颗粒。例子从精子细胞和细菌壁附近的不对称胶体和豌豆形的昆克辊。在这篇文章中，我们集中在手性活性物质的最新进展。在简单讨论了单粒子水平上的手征主动运动后，我们讨论了从旋转微群的涡旋阵列和图案到具有不寻常流变特性的状态的集体现象。
2022-07-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Phoretic Active Matter
这些笔记是在Les Houches暑期学校“活性物质和非平衡统计物理”在2018年8月和9月期间给出的一系列讲座的帐户。讲座可在[http：//www.ds.mpg.de/lmp/lectures/les-houches-2018]在线观看。
2019-10-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Various phases of active matter emerging from bacteria and their implications
The University of Tokyo（东京大学）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
本文探讨细菌群体作为活性物质模型系统，分析其不同相态及对物理和生物学的启示，重点介绍活性气体、液体、玻璃和液晶态，并讨论未来研究方向。
2026-10-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Super-Gaussian, super-diffusive transport of multi-mode active matter
活细胞表现出多模式运输，在主动的、自推进的运动和看似被动的、随机的运动之间切换。转运模式转换的细胞决策是一个随机过程，它依赖于调节细胞迁移过程的细胞内化学网络的动态。本文提出了多模活性物质的理论和精确可解模型。我们精确的模型研究表明，被动模式和主动模式之间的可逆转换是异常的，超高斯输运动力学，这已被观察到在各种实验中的多模活性物质的起源。我们还提出了我们的模型的推广，包括复杂的多模物质与任意的内部状态化学动力学和内部状态依赖的传输动力学。
2017-08-01 cond-mat.soft physics.bio-ph
An Introduction to Modeling Approaches of Active Matter
这篇文章是基于玛丽居里培训学校的讲义“活性物质数值方法的初步培训“。它提供了活性物质建模方法的介绍性概述，主要针对第一次遇到这些方法的博士生（或其他读者）。这篇文章的目的是帮助人们正确地看待所描述的建模方法。
2021-02-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
What exactly is 'active matter'?
本文针对活性物质研究快速发展但定义模糊的问题，梳理了其认知演变，探讨了能涵盖各类活性系统且区别于其他受驱系统的定义，还讨论了活性场论的定义，指出需基于粗粒化视角统一术语用法。
2025-07-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
A Drop of Active Matter
本文从理论上研究了放置在固体表面上的含有取向细丝的液滴的流体动力学。主动应力改变定性的润湿性能的下降，导致新的传播规律和新颖的静态液滴形状。用于测试我们的预测的候选系统包括具有马达和ATP的细胞骨架提取物、细菌或脉动细胞的悬浮液或充满人工自推进胶体的流体。
2012-01-13 cond-mat.soft physics.bio-ph
Persistent fluid flows defined by active matter boundaries
生物系统通过活性蛋白质结构（包括鞭毛、纤毛和细胞骨架网络）的自组织来实现对周围流体的精确控制。在活性结构中，单个蛋白质消耗化学能以分子长度尺度产生力和运动。蛋白质组分的自组织使得能够在微米尺度上控制和调节流体流场。组织和控制活性物质驱动的流体流动的物理原理知之甚少。在这里，我们应用一个光学控制的活性物质系统组成的微管细丝和光开关驱动蛋白马达分析持续流场的出现在一个模型活性物质系统。利用光，我们形成不同形状的收缩微管网络。我们分析了由各种微管网络几何形状产生的流体流场，并在统一的理论框架内解释了由此产生的流场。我们具体证明了收缩微管网络边界处的微管通量的几何形状通过有限元模拟预测了多边形网络几何形状的稳态流体流场。我们的工作提供了一个基础编程的微观流体流动与可控的活性物质，并可以使通用和动态的微流体装置的工程。
2020-09-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Geometry-Induced Dynamics of Confined Chiral Active Matter
该研究针对手性活性物质中物理约束与手性运动的相互作用机制不明确的问题，通过对圆形边界下的手性自驱动粒子开展数值模拟，发现粒子手性会显著改变受限集体运动形式，且取向变化平衡是有序运动的关键，明确了位阻边界效应对手性活性物质的调控作用。
2023-07-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
Intermittent Attractive Interactions Lead to Microphase Separation in Non-motile Active Matter
非运动的活性物质表现出广泛的非平衡集体现象，但文献中的例子非常缺乏。我们提出了一个微观模型的灵感来自细菌{ \it脑膜炎奈瑟氏菌}，其中扩散剂感觉间歇性的吸引力。通过一个正式的粗粒化程序，我们表明，这个真正的标量模型的活性物质表现出时间反演对称性破缺条款定义的{ \it活动模型B+}类。特别是，我们确认微相分离的存在下，通过数值求解动力学方程。我们表明，开关速率控制的相互作用提供了一个调节机制，调整典型的集群大小，例如，在通过IV型菌毛相互作用的细菌种群。
2022-01-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
Emerging mesoscale flows and chaotic advection in dense active matter
本文通过研究二维过阻尼自推进圆盘模型，发现稠密活性流体中由拥挤效应与持续推进竞争所驱动的介尺度混沌平流，揭示了一种区别于其他活性系统集体流动的新型活性湍流。
2023-06-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Active Model H: Scalar Active Matter in a Momentum-Conserving Fluid
我们提出了一个自推进粒子的连续理论，没有对齐的相互作用，在动量守恒的溶剂。为了解决相分离，我们引入了一个标量浓度场$ϕ$与对流扩散动力学。活动产生对偏应力的贡献$Σ_{ij}=-ζ((\partial_iϕ)(\partial_jϕ)-(\nablaϕ)^{2}δ_{ij}/d)$，其中$ζ$在时间反演下是奇数，而$d$是空间维数;这导致对收缩性游泳者为负的有效界面张力贡献。我们预测，域的增长，然后停止在扩散粗化的界面的主动拉伸平衡的长度尺度，并确认这一数字。因此，即使没有排列相互作用，活动和流体动力学的相互作用也是非常重要的。
2015-04-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Spontaneous stable rotation of flocking flexible active matter
本文提出 n 节点柔性活性物质模型，揭示二维无约束个体集群时由身体排列手性与活性力共同驱动的自发稳定旋转，并量化角速度与手性的线性关系。
2023-08-16 cond-mat.soft physics.bio-ph
A review of active matter reviews
本文针对快速增长且高度多样化的主动物质领域，以元综述形式调查了超过600篇现有综述文章，为各子学科提供了系统性概述和文献检索起点。
2024-05-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Comment on Ihle, "Towards a quantitative kinetic theory of polar active matter"
对T. Ihle，arXiv：1401.8056.
2014-04-15 cond-mat.soft
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
Hydrodynamics of thermal active matter
本文利用Schwinger-Keldysh有效场论建立热活性物质的流体动力学框架，揭示活性贡献源于时间平移对称性破缺，并推导了活性超流体和向列相的有效作用量与输运系数。
2025-11-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech hep-th
The Mechanics and Statistics of Active Matter
活性粒子包含内部自由度，具有吸收和耗散能量的能力，并在此过程中执行系统运动。例子包括所有活的有机体和它们的能动成分，如分子马达。本文综述了应用非平衡态统计力学和流体力学原理，形成一个系统的理论的行为的集合的活性粒子-活性物质-只有最小的考虑微观细节的最新进展。一个统一的看法，许多种活性物质，不仅包括生活系统，但无生命的类似物。理论和实验并排讨论。
2010-04-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Effective temperature of active fluids and sheared granular matter
由自推进粒子的内部活动驱动的活性流体内的动力学是非平衡物理学中深入研究的主题。这些系统已被探索使用模拟，其中被动示踪剂粒子的运动如下。类似的研究已经进行了被动颗粒物质，这是由剪切其边界驱动。在这两种类型的系统的非平衡运动已被量化，通过定义一组“有效温度”，使用示踪粒子动能和波动耗散关系。我们证明，这些有效的温度提取的多体模拟拟合的解析表达式，得到一个单一的活性粒子内的粘弹性流体。这一结果提供了可检验的预测，并提出了一个统一的描述内的动态主动系统。
2018-03-31 cond-mat.soft physics.bio-ph
Computational models for active matter
已经开发了各种计算模型来描述不同长度和时间尺度的活性物质。从微观尺度上的分子马达和细胞骨架丝到宏观尺度上的动物群体，活性物质的建模方法和挑战的多样性主要源于它们的非平衡特性、多尺度特性、非线性和多体相互作用。在目前的审查中，各种建模方法和数值技术的地址，比较，并区分照明的创新和当前的挑战，在理解活性物质。复杂性从干活性物质的最小微观模型向流体中的活性物质的微观模型增加。互补的，粗粒度的描述和连续模型阐明。微观细节往往是相关的，并强烈影响集体行为，这意味着选择一个适当的建模水平是一个微妙的选择，简单的模型强调普遍的属性和详细的模型捕捉特定的功能。最后，目前的方法，以进一步推进现有的模型和技术，以应付现实世界的应用，如复杂的媒体和生物环境，进行了讨论。
2019-10-13 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Active-Matter Battery
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理学院）；Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Ministry of Education), Beijing Normal University（北京师范大学多尺度自旋物理教育部重点实验室）
本文提出一种最小活性物质电池模型，解析其充放电特性，发现考虑活性维持成本时，充电功率-效率权衡呈环状且效率有有限时间最大值，区别于被动设备。
2026-10-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Differential-activity driven instabilities in biphasic active matter
主动应力可导致收缩凝胶和活组织的不稳定性。在这里，我们描述了一个通用的流体力学理论，把这些系统作为一个混合物的两个阶段的不同活动和不同的机械性能。我们发现，相之间的差分活动提供了一种机制，造成分层不稳定。我们遵循的非线性演化的不稳定性和特征所产生的图案的相图。我们的研究补充了混合物中的其他不稳定机制，如差异生长，形状，运动或粘附。
2017-10-10 cond-mat.soft physics.bio-ph
Activity induced turbulence in driven active matter
考虑了驱动分层活性物质中的湍流。表征该问题的相关参数是雷诺数Re和活性物质类Richardson数R。在Re>>1，R<<1的混合极限下，我们证明了标准Kolmogorov能谱5/3定律的实现。另一方面，在分层极限Re>>1，R>>1时，出现了一个新的湍流普适类，具有7/5定律。从一个政权到其他的交叉进行了详细讨论。实验预测和探针进行了讨论。
2021-09-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CD
Crosslinking and depletion determine spatial instabilities in cytoskeletal active matter
由细胞骨架蛋白组成的活性凝胶具有空间自组织和自推进等非平衡性质，是一类有价值的材料。迄今为止，在不同类型的细胞骨架活性凝胶中，至少有四种典型的空间图案化途径：可伸展系统中的弯曲和屈曲不稳定性，以及收缩凝胶中的全局和局部收缩不稳定性。在这里，我们报告的观察这四个不稳定性在一个单一类型的活性凝胶，我们表明，它们是由两个参数控制：ATP和消耗剂的浓度。我们证明，随着ATP浓度的降低，被动电机的浓度增加，直到凝胶经历凝胶化转变。在这一点上，屈曲被选择为对抗弯曲，而整体收缩优于局部收缩。我们的观察结果是一致的粘弹性活性凝胶的流体动力学模型，其中的长丝交联的特征时间，发散的ATP浓度降低。因此，我们的工作提供了一个统一的观点，空间不稳定性的细胞骨架活性物质。
2022-01-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
Active matter logic for autonomous microfluidics
化学或光学驱动的活性物质在材料设计中起着越来越重要的作用，但其计算潜力还有待系统地探索。能量消耗和耗散之间的竞争对主动流网络中的信息传输施加了严格的物理约束，促进了尚未很好理解的全局优化策略。在这里，我们结合最近的微生物实验的见解与概念，从晶格场论和非平衡统计力学介绍一个通用的理论框架，活性物质逻辑（AML）。突出与经典和量子计算的概念差异，我们演示了如何利用不可压缩的主动流网络的固有非局部性来构建通用的逻辑运算，Fredkin门和存储器存储在SR锁存器通过同步自组织的许多单独的网络组件。我们的工作为开发由细菌流体、活性液晶或化学工程运动胶体驱动的自主微流体运输装置奠定了概念基础。
2017-05-01 cond-mat.soft cs.ET physics.bio-ph
Inferring activity from fluid flow in continuum models of active matter
Indian Institute of Technology Madras（马德拉斯印度理工学院）
研究从活性物质连续体模型的流体流动推断活性的逆问题，利用深度学习制定广义流体动力学反演框架，应用于两个基石范式，通过流体流场动能谱推断模型参数，为模型推断和选择提供有原则的方法。
2026-07-23 cond-mat.soft
TopoSPAM: Topology grounded Simulation Platform for morphogenesis and biological Active Matter
本研究提出拓扑基础的多尺度模拟平台TopoSPAM，整合活性向列凝胶等多种先进模拟方法，可跨尺度确定涌现流动与形状，弥补现有模拟依赖静态形状、拓扑潜力未充分利用的不足，助力形态发生与生物活性物质相关研究。
2025-10-02 cond-mat.soft physics.bio-ph
Stabilization of active matter by flow-vortex lattices and defect ordering
从细菌悬浮液到细胞单层的活性系统，通过从其组成元素局部注入能量而不断地被驱离平衡，并表现出顺从性和混沌模式。在这里，我们证明了理论上和通过数值模拟，湿活性系统，其行为是由流体力学，和干活性物质，其中任何流被筛选之间的交叉，可以通过使用摩擦作为控制参数。此外，我们发现了意想不到的涡有序在这个干湿交叉。我们表明，自组织的涡晶格是伴随着空间有序的拓扑缺陷，导致积极的晶体状结构。涡旋晶格的出现，导致拓扑缺陷的位置有序化，这表明在活性材料的设计和控制中的潜在应用。
2016-02-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Light, Matter, Action: Shining light on active matter
本文展望了利用光控制软活性物质的最新进展，指出除光强外还应充分发掘波长、偏振和动量等自由度，以提升对活性物质的驱动控制并推动其技术应用。
2023-01-30 cond-mat.soft
Future Directions for Active Matter on Ordered Substrates
本文综述并展望了活性物质粒子与周期性基底耦合系统中的新型公度效应、定向锁定及活性相，并提出包括活性孤子、活性莫特相和活性人工自旋冰等未来研究方向。
2022-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Towards a 'Thermodynamics' of Active Matter
自我推进使生命系统能够表现出不同寻常的集体行为。与处于热平衡的被动系统不同，活性物质系统不受常规热力学定律的约束。然而，一个问题出现了，如果有的话，经典热力学的概念在多大程度上可以应用于像活性物质这样的非平衡系统。在这里，我们使用新的游泳压力的角度来发展一个简单的理论，预测在活性物质的相分离。我们用纯力学的观点，生成了一个有旋节点和临界点的相图，并定义了一个非平衡化学势来解释“双节点”。“我们提供了一个广义的热力学概念，如自由能和温度的非平衡活性系统。我们的理论与现有的模拟数据同意定性和定量，并可能提供一个框架，理解和预测的非平衡活性系统的行为。
2014-11-21 cond-mat.soft
Reinforcement Learning for Active Matter
School of Physics and Electronics, Hunan University, Changsha 410082, China（物理与电子学院，湖南大学，长沙410082，中国）；Department of Physics, King's College London, London WC2R 2LS, United Kingdom（物理系，伦敦国王学院，伦敦WC2R 2LS，英国）
本综述系统梳理了强化学习（RL）在活性物质领域的应用，围绕单粒子运动策略优化与群集集体动力学调控两大方向展开，为活性物质的研究与多领域应用提供了参考。
2025-03-30 cond-mat.soft cs.LG cs.RO
Minimal model of active colloids highlights the role of mechanical interactions in controlling the emergent behavior of active matter
最近，由具有纯排斥相互作用的自推进球形颗粒组成的活性布朗胶体的极小模型被确定为活性物质理论的极好的定量测试基础，并且已经成为广泛的数值和分析研究的主题。这些系统不表现出对齐或植绒状态，但确实具有丰富的相图，形成具有新颖机械性能的活性气体，液体和固体。本文综述了近年来对这类模型的研究进展，包括对活性气体及其游动压力的描述、运动诱导的相分离以及高密度晶体和玻璃态行为的描述。
2016-02-11 cond-mat.soft
3D microprinting anisotropic and deformable active matter -- A perspective
Huygens-Kamerlingh Onnes Laboratory, Leiden University（莱顿大学休厄斯-卡末林·昂内斯实验室）
三维微打印技术推动了各向异性活性颗粒的制备，拓展了活性软物质的参数空间，为揭示活性和软物质基本原理及微机器人系统发展提供了新平台。
2026-04-09 cond-mat.soft
Intrinsic pressure as a convenient mechanical framework for dry active matter
本文提出将内禀压力作为干性活性物质局部压力的理想候选量，并把自推进力视为环境有效外力，从而建立一个普适且便于分析干性活性系统力学的框架。
2025-07-19 cond-mat.soft
The statistical physics of active matter: from self-catalytic colloids to living cells
这些课堂讲稿的目的是提供对活性物质现象学的简要介绍，并介绍一些用来合理化活性系统涌现行为的分析工具。这样的系统是由相互作用的代理人能够提取存储在环境中的能量，以产生持续的定向运动。能量到机械功的局部转换使系统远离平衡，产生新的动力学和相。新兴的现象可以根据活跃粒子的对称性和微观相互作用的类型进行分类。我们在这里集中在空间和对齐的相互作用，以及形状变化驱动的相互作用。我们提出的模型都是受到合成，仿生或生命系统的实验实现的启发。基于最小的成分，他们是为了带来一个简单的和综合的理解复杂的现象学的活性物质。
2017-12-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Absence of solid phase in dense amorphous active granular matter
School of Physics, Zhengzhou University（郑州大学物理学院）
研究发现，在高密度非晶活性颗粒物质中，即使颗粒排列密度高于晶体排列密度，混合不同大小颗粒可防止结晶，从而保持流体相。
2026-04-16 cond-mat.soft
Feedback control and delayed interactions in active matter
Charles University, Faculty of Mathematics and Physics（查理大学数学物理学院）；Universität Leipzig（莱比锡大学）
本文探讨了活性物质中反馈控制与延迟相互作用的关系，分析了时间延迟如何诱导活动性、手性和集体模式形成，并作为切换动态状态的有效控制参数。
2026-03-18 cond-mat.soft
Deciphering long-range order in active matter: Insights from swimming bacteria in quasi-2D and electrokinetic Janus particles
本文综述了活性物质系统中二维长程取向有序的理论描述与实验进展，对比了游动细菌和电动Janus粒子等微游动系统中的数值、理论与实验结果，并探讨了该领域的未来挑战。
2023-06-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
From a microscopic inertial active matter model to the Schrödinger equation
活性流体的单体密度的场论，例如范例活性模型B+，是描述运动诱导相分离等现象的简单但非常强大的工具。对于欠阻尼情况，还没有类似的理论。在这项工作中，我们引入主动模型I+，主动模型B+的扩展与惯性粒子。从微观朗之万方程出发，系统地导出了活动模型I ~+的控制方程.我们表明，欠阻尼活性粒子，热力学和机械的速度场的定义不再一致，密度依赖的游泳速度起着有效粘度的作用。此外，主动模型I+包含马德隆形式的薛定谔方程作为极限情况，允许在主动流体中找到量子力学隧道效应和模糊暗物质的类比。我们研究的主动隧道效应解析和通过数值延拓。
2022-04-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Symmetry, Thermodynamics and Topology in Active Matter
本文总结了2020年春季在Kavli理论物理研究所（KITP）举行的为期九周的活动Active 20期间出现的活性物质领域的一些开放性问题。这篇文章不提供该领域的评论，而是作者的个人观点，通过所有参与者的贡献，对活性物质研究的新方向。突出的主题包括：自发流动和主动湍流的普遍存在以及与控制和利用这种流动相关的理论和实验挑战;活性物质有序状态中运动拓扑缺陷的作用及其可能的生物学相关性;非互易有效相互作用的出现和手性在活性系统中的作用及其与非厄米量子力学的有趣联系;由于理论和实验之间的反馈，主动系统的热力学公式化的进展;活性物质框架对我们理解生物组织的涌现力学的影响。这些看似不同的现象都源于活性物质的定义属性-自我驱动的实体的集合，单独打破时间反演对称性，并在各种各样的非平衡状态中集体组织。
2021-08-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anomalous Topological Active Matter
主动系统表现出由微观组分的自推进引起的自发流动，并且可以在没有外部驱动的情况下达到非平衡稳态。构建量子反常霍尔绝缘体和自发流动的活性物质之间的类比，我们表明，拓扑保护的声音模式可以出现在一个稳态的连续空间中的活性系统。我们指出，净涡的稳态流，这作为一个对应的规范场在凝聚态设置，必须在现实条件下的活跃系统消失。量子反常霍尔效应为实现拓扑超材料提供了设计原理。我们提出并分析了具体的极小模型，数值计算了它的能带结构和特征向量，展示了非零体拓扑不变量的出现与相应的边缘声音模式。这种新型的拓扑有源系统可以潜在地扩展其实验实现的可能性，并且可能在实际的有源超材料中具有广泛的应用。讨论了非厄米拓扑现象在有源系统中的可能实现。
2019-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Interplay of Polar and Nematic Order in Active Matter: Implications for Non-Equilibrium Physics and Biology
本文综述了活性物质中极性序与向列序共存的混合对称性问题，强调其对准确描述生物过程及拓展非平衡物理学研究的重要意义。
2025-06-06 cond-mat.soft
Noise-driven odd elastic waves in living chiral active matter
本文揭示噪声是过阻尼活性系统中产生持续奇数弹性波的必要条件，并给出了发生判据和相图，为实验实现自持弹性波提供了理论预测。
2025-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Kinetic Monte-Carlo Algorithms for Active-Matter systems
我们研究了活性粒子的动力学Monte-Carlo（KMC）描述。KMC算法依靠大的离散时间步长，加速主动系统的松弛动力学向其稳态。然而，我们发现，他们的连续时间限制是不明确的，导致消失的商标行为的活性物质，如运动诱导的相分离，棘轮效应，以及分散的机械压力。我们将展示如何混合被动步骤与主动步骤规范化这种行为，导致一个定义良好的连续时间限制。我们提出了新的AKMC算法，其连续时间的限制导致主动奥恩斯坦乌伦贝克，主动布朗，和运行和翻滚粒子的主动动力学。
2021-12-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Yielding in dense active matter
Syracuse University（雪城大学）；Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）
研究了低能或超稳定材料在随机主动驱动下的屈服行为，提出修正的弹塑性模型解释其塑性流动特性，揭示了参数对材料行为的控制作用。
2026-07-07 cond-mat.soft
Reply to Comment on`Entropy production and fluctuation theorems for active matter'
这是对D. Mandal，K. Kandyko和M. R. DeWeese出版为Phys. Rev. Lett。119，258001（2017）。
2018-09-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Estimation of spatial and time scales of collective behaviors of active matters through learning hydrodynamic equations from particle dynamics
Future University Hakodate（函馆未来大学）；AIST（产业技术综合研究所）；Mathematics for Advanced Materials-OIL (MathAM-OIL), AIST（产业技术综合研究所 先进材料数学-OIL）；WPI-Advanced Institute for Materials Research (WPI-AIMR), Tohoku University（东北大学 WPI-材料研究高级研究所）
本文提出了一种数据驱动方法，通过学习流体动力学方程来估计主动物质系统中集体行为的空间和时间尺度。
2026-01-07 cond-mat.soft
Odd viscosity in active matter: microscopic origin and 3D effects
在普通流体中，粘度与耗散有关。然而，当时间反演对称性被打破时，可能会出现一种新型的非耗散“粘性”。最近的理论和实验的经典二维系统的主动自旋粒子的兴趣提高了奇粘度，但它在活性材料的微观理论仍然是缺乏。在这里，我们提出了这样的第一原理微观哈密顿理论，有效的二维和三维，显示奇数粘度存在于任何系统，平衡或不，与对齐的自旋组件。我们的工作实质上将奇数粘度的适用性扩展到3D流体中，并且具体地扩展到内部驱动的活性材料，诸如活物质（例如，肌动球蛋白凝胶）。我们发现有趣的3D效果奇粘度，如各向异性体剪切波的传播和伯努利原理的故障。
2021-05-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
