Confinement-Induced Optimization of Fluctuation-Induced Forces in Active Fluids
Saarland University（萨尔兰大学）；Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)（伊朗基础科学研究院）
该研究通过朗之万动力学模拟发现，活性流体中涨落诱导力随侵入体间距呈非单调依赖，最佳间隙处力最大，源于粒子输运与拥挤的受限平衡，确定受限几何为关键控制参数。
2026-08-04 cond-mat.soft
Active polymers translocate faster in confinement
本研究结合加州黑虫实验与活性聚合物模拟，揭示通道宽度、推进速度、细丝长度和刚度对受限穿越的调控规律，并用单一无量纲比值统一描述不同逃逸机制。
2025-10-20 cond-mat.soft
Self-organized states of solutions of active ring polymers in bulk and under confinement
本研究通过数值模拟发现活性环状聚合物在受限和不同密度条件下会形成由慢扩散旋转团簇与快速运动环共存的自组织动力学状态，揭示了活性、拓扑与受限作用导致溶液自发分离。
2023-07-28 cond-mat.soft
Deformable active nematic particles and emerging edge currents in circular confinements
我们考虑一个相互作用的活性粒子的微观场论方法。只有空间相互作用，这种系统中的自推进强度可以导致不同的集体行为，例如，同步的自我旋转和集体翻译。不同的行为是由于内部颗粒结构、颗粒形状变形和颗粒-颗粒相互作用之间的微妙相互作用。对于中间活性强度，出现不对称形状，并导致手性和自旋转晶体。对于较大的主动强度，形状是对称的，并且出现平移集体运动。在圆形的约束，根据包装分数，自旋制度要么稳定的位置和取向顺序，或可能导致边缘电流和全球旋转，破坏同步自旋晶体结构。
2021-02-03 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
Anisotropic de Gennes narrowing in confined fluids
通过结合高能（21 keV）X射线光子相关谱和填充胶体的微流体通道的小角度X射线散射，研究了空间约束下稠密流体的集体扩散.我们发现，在禁闭的结构弛豫是缓慢的散装相比。集体动力学依赖于波矢量，类似于通常在体相流体中观察到的de Gennes窄化。然而，在形成鲜明对比的散装，结构因子和de Gennes狭窄的限制是各向异性的。这些实验观察是必不可少的，以发展一个微观的理论描述的集体扩散的致密流体在有限的几何形状。
2016-03-10 cond-mat.soft
Localization dynamics of fluids in random confinement
利用胶体模型实验和分子动力学模拟研究了二维流体在障碍物随机矩阵中的动力学行为。通过改变实验中的流体和基质面积分数，我们发现在小基质面积分数和本地化运动的示踪剂在高基质面积分数的离域示踪剂粒子动力学。在离域区域中，动态是subdiffusive在中间的时间，和扩散在很长的时间，而在本地化的制度，捕获在有限的口袋中的矩阵观察。这些观测结果与限制在弱关联矩阵中的理想气体的模拟结果一致。我们的研究结果表明，具有软相互作用的洛伦兹气体系统表现出平滑的临界动力学，因此一个圆形的离域到本地化的过渡。
2013-09-26 cond-mat.soft
Microchannel flow of a shear-banding fluid: enhanced confinement effect and interfacial instability
利用微粒子成像速度技术，首次解析了直微通道中蠕虫状剪切带流动的三维结构。该研究揭示了两种效应，这应该是通用的剪切带流：第一个是一个强大的放大的约束引起的边缘的通道，第二个是剪切带之间的界面的不稳定性。详细的定量比较，我们的实验测量与扩散的Johnson Segalman模型的理论研究导致极好的协议。我们的研究澄清了剪切带流动不稳定性的性质，并表明，尽管具有挑战性的复杂性的情况和不确定性，关于他们的分子结构，剪切带流动在受限的几何形状是服从定量建模，一个功能，打开途径，以他们的实际应用。
2009-09-07 cond-mat.soft
Motility-induced clustering of active particles under soft confinement
本研究通过数值模拟与理论分析，揭示软环形通道中活性布朗粒子随约束强度和Péclet数变化的新型重入聚集行为及其耦合机制。
2023-10-25 cond-mat.soft
Confinement-induced alternating interactions between inclusions in an active fluid
在悬浮在较小颗粒的热化浴中的胶体夹杂物系统中，浴在夹杂物之间产生吸引力，主要来自熵源，称为耗尽力。在活性浴颗粒的情况下，浴介导的力的性质从吸引力急剧变化为排斥力，因为颗粒活性的强度增加。我们研究这种浴介导的有效相互作用的胶体包裹体在浴的自推进布朗粒子，被限制在一个狭窄的平面通道。发现受限对胶体颗粒之间的相互作用有很强的影响，然而，这主要取决于通道内的胶体取向。约束对胶体圆盘相互作用的影响是由活性粒子在表面边界上的分层控制的。这可以作为竞争因素出现，涉及通道壁和胶体内含物在其自身附近积聚活性颗粒的倾向。
2019-12-23 cond-mat.soft
Confinement-Induced Delay in Chiral Active Brownian Particles
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
研究手性与约束在谐振束缚活性粒子中的相互作用，揭示手性诱导的位移交叉相关振荡及谐振势生成的非平衡行为，展示约束与活动共同塑造非平衡稳态的动力学和输运特性。
2026-03-20 cond-mat.soft
Density-protected states in active matter under virtual confinement
Soochow University（苏州大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；Università degli Studi dell’Insubria（因苏布里亚大学）；INFN sezione di Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）；Université de Montpellier（蒙彼利埃大学）；Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization (MPI-DS)（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）
通过微观模拟和流体动力学理论分析，发现干活性向列相在光照边界自组装成致密有序环，并产生密度自选且独立于全局密度的无序核心，揭示了局部向列排列与曲率驱动活性流之间的通用相互作用。
2026-05-28 cond-mat.soft
Theory of rheology in confinement
流体的粘度通常根据动力学机制来理解，即，粒子碰撞，或通过例如施加剪切时的结构变形而施加的热力学碰撞。通常前者不太相关，（阻尼）布朗粒子被认为是良好的流体模型系统。我们制定了一个通用的理论方法，流变学在禁闭，多粒子扩散方程的基础上，通过经典的密度泛函理论评估。我们讨论了两个平行壁作相对运动时的粘性随壁距的变化。
2015-09-27 cond-mat.soft
Fluids in Extreme Confinement
对于具有二维密度$n$的极端受限流体，在狭缝几何中的可达宽度$L$，我们证明了在极限$L\to 0$的横向和横向自由度解耦，后者成为理想气体。对于小的壁面分离，横向自由度可以积分出来，并重新归一化的相互作用势。我们确定$n L^2 $作为封闭问题的隐藏的小参数和有效的两体势的分析，这允许计算的自由能准确的领先修正。解释，我们映射到一个2D流体的磁盘与有效的硬核直径和软边界层的硬球在极端限制的流体。二维相变是稳健的，并且转变点经历移位${\cal O}(n L^2)$。
2013-02-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic interactions induce anomalous diffusion under partial confinement
在部分约束下，胶体颗粒的运动被限制在一个平面上，但它们的动力学受到流体动力学相互作用的影响，流体动力学相互作用是由包埋流体的无约束三维流动介导的。我们证明，这种维数失配引起的特征发散的二维集体扩散系数的胶体单层。这一结果，独立于特定的单分子层中的颗粒间的力，是完全由于运动学约束的胶体颗粒，它是不同于已知的发散的纯二维流体中的传输系数。
2013-05-16 cond-mat.soft
Confinement-mediated phase behavior of hydrocarbon fluids: Insights from Monte Carlo simulations
多孔介质中烃类流体的相行为与体相环境中的相行为有很大的差异，这是由于多孔介质中存在小于10 nm的孔隙所致。虽然实验和模拟已经测量了天然和合成纳米孔中限制的烃的气泡/露点和吸附等温线，但通过表面润湿性和化学调节的流体-孔相互作用的强度方面的限制效应已经得到了无休止的讨论。更重要的是，禁闭引起的现象的基本物理学仍然模糊不清。在这项工作中，我们研究了正己烷的相行为和毛细凝聚，以了解在分子水平上的限制的影响。为了系统地研究孔效应，我们构建了两种类型的壁约束;一种是由斯蒂尔势描述的无结构的虚拟壁，另一种是表面经羟基改性的全原子无定形二氧化硅结构。我们的数值计算结果表明，流体孔隙相互作用，孔隙尺寸和孔隙形态的影响，在介导的压力-体积-温度（PVT）的烃类性质的重要性。这项工作最显着的发现是，从范德华型吸附等温回路预测的饱和压力可以相对于体相升高或抑制，如图形摘要所示。由于表面能（即，流体-孔隙相互作用）降低，等温蒸气压增加，表明流体更倾向于以蒸气状态存在。流体-孔隙相互作用的充分减少甚至可以将蒸气压升高到本体流体的蒸气压以上。
2020-03-06 cond-mat.soft physics.comp-ph
Critical adsorption and critical Casimir forces for geometrically structured confinements
我们研究的流体的行为，限制几何结构的基板，在接近临界点T = Tc在其体相图。作为一般的衬底结构的周期性阵列的楔形和脊被认为是。基于一般的重整化群参数，在平均场近似下，计算了靠近单一结构基底的流体的序参量分布的普适标度函数，并讨论了其空间变化衰减到体相的过程.我们比较了在波纹基板上的过量吸附在平面壁。临界流体被两个壁限制在它们之间产生有效的临界卡西米尔力。我们计算相应的通用尺度函数的正常临界Casimir力之间的平面和几何结构的基板，以及两个相同的图案基板之间的横向临界Casimir力。
2008-10-31 cond-mat.soft
Self-organized dynamics and the transition to turbulence of confined active nematics
我们研究如何限制批量微管为基础的主动向列相的混沌动力学转化为定期的时空模式。对于弱约束，多个连续的成核和湮灭拓扑缺陷自组织成持久的循环流的任一手。增加限制强度导致出现不同的动力学，其中在边界处的拓扑缺陷的缓慢周期性成核叠加到一对缺陷的快速处理上。缺陷对在多个旋转周期内向限制核迁移，而相关的双螺旋指向矢场从不同的双螺旋向近圆对称的配置演变。的缺陷轨道的崩溃是由另一个边界本地化的成核事件，建立长期的双周期动力学打断。比较实验数据的理论模型的一个积极的双金属，揭示了理论捕捉到的快速游行的一对$+\frac{1}{2}$缺陷，但不是缓慢的螺旋形转变，也不是周期性的成核缺陷对。理论也未能预测在弱约束状态下环流的出现。所开发的限制方法被推广到更复杂的几何形状，提供了一个强大的微流体平台，合理的工程二维自主流动。
2019-01-17 cond-mat.soft
Simulating active agents under confinement with Dissipative Particles (hydro)Dynamics
本研究通过耗散粒子动力学模拟，考察了受限条件下活性粒子（球形胶体和聚合物）的流体动力学行为，发现圆柱形受限显著调节扩散和取向自相关，且流体动力学与受限共同影响聚合物的尺寸与扩散。
2025-10-10 cond-mat.soft
From Disks to Channels: Dynamics of Active Nematics Confined to an Annulus
该研究通过计算模拟探讨了限制在圆环几何形状中的二维活性向列流体动力学，揭示了边界曲率与限制相互作用的新稳态行为，并发现低于阈值内半径时动力学对拓扑约束不敏感。
2023-04-10 cond-mat.soft
On force balance in Brinkman fluids under confinement
本文研究了受限Brinkman流体中点力的平衡问题，利用Lorentz互易定理确定不同几何形状下多孔介质、壁面及开放边界的力分布，并通过解析解验证，为胞质环流和中心体定位等细胞过程提供理论见解。
2025-02-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Confinement-Induced Pumping of Chiral Active Fluids
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫大学）；Shenzhen University（深圳大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
本文通过介观模拟发现，具有内在不对称性的通道能自发产生净通量，无需外部力，从而将手性活性流体的微观旋转转化为宏观定向输运，为自驱动微流控泵送提供新策略。
2026-09-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Undulatory swimming in viscoelastic fluids under confinement
该研究以秀丽隐杆线虫为模型，实验探究受限条件下粘弹性流体中的波动式游动行为，结合弹性细丝理论揭示了受限强度与魏森贝格数对应力响应及游动速度的调控机制。
2023-11-08 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Strong confinement of active microalgae leads to inversion of vortex flow and enhanced mixing
在粘性流体中游动的微生物在它们产生的流场中留下了它们的推进机制。这些游泳者在刚性边界之间的极端限制经常出现在自然和技术背景下，但在这种情况下，他们的力学测量是缺席的。在这里，我们表明，强烈限制两个平行的板之间的microcarbon Chlamydium不仅抑制其运动性通过接触摩擦的墙壁，但也导致，纯粹的机械原因，反转周围的涡流。从实验的见解导致简化的流场的理论描述的基础上准2D Brinkman近似的斯托克斯方程，而不是通常的方法的图像。我们认为，这种涡流反转提供了增强流体混合的优势，尽管更高的摩擦。总的来说，我们的研究结果提供了一个全面的框架，分析集体流动的强烈限制游泳。
2021-11-17 cond-mat.soft
Two-fluid model for locomotion under self-confinement
幽门螺杆菌通过侵入保护上皮细胞的粘液层引起人类胃溃疡。它通过化学改变粘液的流变特性从高粘度凝胶到低粘度溶液，在其中它可以自我推进。我们开发了一个双流体模型下自生约束的游泳过程。我们精确地解决了位于两个牛顿流体的球对称系统中的球形游泳者的流动和运动速度，该系统的边界随游泳者移动。我们还分别讨论了不动外部流体的特殊情况。在所有的情况下，我们都考虑了流场，它们的空间衰减，以及粘度比和限制程度对模型游泳者运动速度的影响。流动的空间衰减保持与单一流体中的运动相同的幂律衰减，但幅度减小。独立的假设选择来解释限制对游泳者施加的驱动的影响，其运动速度总是随着限制程度的增加而减小。我们的建模结果表明，一个低粘度区域的至少六倍的有效游泳者的大小需要导致游泳的速度类似于运动在一个无限的流体，对应于一个区域的大小以上$\approx 25~μ$ m的幽门螺杆菌。
2017-09-05 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Confinement geometry governs the impact of external shear stress on active stress-driven flows in microtubule-kinesin active fluids
本研究揭示受限几何形状会调控活性流体对外加剪切应力的响应，板状结构引发全局应力竞争与流动主导权转变，环状结构诱导局部自组织重构，为结合几何设计与外场调控活性流体行为提供了新途径。
2025-08-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Kinetics of vapor-liquid transition of active matter system under quasi one-dimensional confinement
本文通过分子动力学模拟研究准一维受限活性物质的气-液相分离动力学，发现Vicsek自推进通过弹道聚集导致团簇快速生长并破坏亚稳态，并利用理论模型解释了相关生长规律。
2024-08-02 cond-mat.soft
Optimal Translocation of Living \& Active Filaments in Confinement
University of Padova（帕多瓦大学）；ICTP South American Institute for Fundamental Research, Instituto de Física Teórica, Universidade Estadual Paulista（国际理论物理中心南美基础研究所，理论物理研究所，圣保罗州立大学）；van der Waals-Zeeman Institute, Institute of Physics, University of Amsterdam（范德瓦耳斯-泽曼研究所，物理研究所，阿姆斯特丹大学）；Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；GISC - Grupo Interdisciplinar de Sistemas Complejos, Universidad Complutense de Madrid（跨学科复杂系统小组，马德里康普顿斯大学）；INFN, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所，帕多瓦分部）
通过蠕虫模型和活性细丝模拟，发现活性与重定向共同控制受限空间中的逃逸，且中间温度下转运效率最高。
2026-06-15 cond-mat.soft
Confinement-induced collective motion in suspensions of run-and-tumble particles
Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；GISC – Grupo Interdisciplinar de Sistemas Complejos（复杂系统跨学科小组）
本文研究了受限诱导的集体运动现象，通过微通道中不对称边界约束游动- tumble 粒子，发现其形成机制与粒子反向流及空位扩散有关。
2026-01-29 cond-mat.soft
Oscillatory collective motion in viscoelastic and elastic active fluids and solids under circular confinement
本文证明圆形约束下活性生物膜中发现的振荡旋转与平移集体运动模式具有普适性，可广泛存在于粘弹性流体和固体中，弹性固体仅为极限情形。
2025-02-10 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Flow fields around active droplets squeezing through tight confinements
本文利用高分辨率荧光显微镜、μ-PIV和有限元模拟，揭示了主动液滴在越来越窄的微通道中变形游动时，其流体动力学特征从“推动者”型速度场演化为“拉动者”型并最终变为非对称速度场的机制。
2024-07-05 cond-mat.soft
Active particles with polar alignment in ring-shaped confinement
我们研究的活性，非手性和手性，布朗粒子与极性排列和空间相互作用的悬浮液中的稳态性质限制在一个环形（环）的限制在两个维度。探索可能的相互作用之间的极性interparticle排列，几何约束和表面曲率，被纳入这里的最低水平，我们报告了一个表面人口反转效应，从而活性粒子迁移的环形的外凹边界上积累的内凸边界。这与传统的图片，这意味着更强的积累的活性粒子相对于凸的凹边界。粒子数反转是由粒子排列和表面曲率引起的，当这些因素中的任何一个不存在时，粒子数反转就会消失。我们探讨了随后的后果的手征性感应电流和游泳压力的活性粒子和分析系统参数，如粒子的平均数密度和粒子的自推进，手征性和排列强度的可能作用。
2020-09-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ordering of hard rectangles in strong confinement
利用转移算符和基本测度理论，研究了两平行硬壁间硬矩形的结构和热力学性质。选择矩形的边长（$L$和$D$，$L>D$）和孔宽度（$H$），使得允许以平面顺序（$L$平行于壁）形成最多两层，而仅一层以垂面顺序（$D$平行于壁）形成。我们观察到三种不同的结构：（i）一个低密度的流体相与平行对齐的壁，（ii）一个中间和高密度的流体相，两层和平面有序和（iii）一个致密的单一流体层与垂面有序。这些相的出现和有序方向随密度的变化是$L$和$H$的不同紧密堆积结构的结果。有趣的是，如果$L$接近于$H$，则随着密度的增加甚至可以观察到三种不同的结构。
2017-02-23 cond-mat.soft
Surface Phase Transition in Anomalous Fluid in Nanoconfinement
我们通过分子动力学模拟探索了刚性和柔性纳米孔内的反常流体的化学行为。流体由两个长度尺度势来模拟。在散装这一系统表现出密度和扩散的异常行为在液态水中观察到的。我们发现，刚性和柔性纳米孔内的异常流体形成层。随着纳米孔体积的减小，刚性表面表现出与层数变化相关的三个连续的一阶相变。这些相变对于柔性约束是不存在的。我们的研究结果表明，约束的性质是相关的约束液体的性质，这表明，在碳纳米管中的限制应该是完全不同的生物通道中的限制。
2014-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Generic instabilities in a fluid membrane coupled to a thin layer of ordered active polar fluid
我们开发了一个有效的二维粗粒度描述的耦合系统的平面流体膜锚定的极性有序的活性流体下面的薄层。活性流体层的宏观取向被假定为垂直于所附接的膜。我们证明，{\em活动}或非平衡驱动的活性流体使这样的系统一般线性不稳定的模型参数$Δμ$的特征活动的强度的签名。根据边界条件和模型参数的范围内，欠阻尼传播波可能存在于我们的模型。我们讨论了我们的结果的现象学意义。
2013-05-30 cond-mat.soft
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
Active particles under confinement: Aggregation at the wall and gradient formation inside a channel
我研究的约束诱导的聚集现象在一个极小模型的自推进粒子内的通道。从第一性原理出发，我推导出一组方程，这些方程支配着这样一个系统在稳态时的密度分布，并分析计算在壁处的聚集如何随系统的物理参数而变化。我还研究了如何梯度的颗粒密度的变化，如果内部的通道被划分成两个区域内的活性颗粒表现出不同的波动水平，在他们的旅行方向。
2013-04-19 cond-mat.soft physics.bio-ph
Lattice Boltzmann Methods and Active Fluids
我们回顾了活跃的流体，特别注意流体动力学连续模型和格子玻尔兹曼方法（LBM）在这一领域的使用的艺术状态。我们提出的热力学的活性流体，在液晶建模适合于描述大规模组织的活性系统，以及其他有效的唯象模型。我们讨论如何LBM可以实现解决流体动力学的活性物质，从一个简单的流体的情况下，我们明确恢复连续方程的Chapman-Enskog扩展。超越这个简单的情况下，我们总结了如何LBM可以用来处理复杂的和活跃的流体。然后，我们回顾了最近的事态发展有关的一些相关主题的活性物质，已经通过LBM研究：自发流动，自推进液滴，活性乳液，流变学，主动湍流，和活性胶体。
2019-10-04 cond-mat.soft
Distribution and pressure of active Lévy swimmers under confinement
已知许多活性物质系统在迁移或觅食时会进行Lévy行走。这种超扩散传输表明长程相关动力学。这些行为模式已经在微流体实验中观察到微游泳者，如细菌，其中高斯噪声假设不足以解释数据。我们引入\textit{active Lévy swimmers}来模拟这种行为。重点是理想的游泳者，只与墙壁相互作用，但不相互作用，这简化为经典的Lévy步行模型，但现在受到限制。我们研究的密度分布在通道和力施加在墙上的Lévy游泳者，其中的边界需要适当的显式处理。我们通过一组耦合动力学方程和游泳运动员的随机轨迹来分析更强的限制。以往的文献表明，幂律标度在自由空间的多尺度分析的分数扩散方程的结果。我们表明，在一个通道中，在弱限制主动Lévy游泳者由修改后的Riesz分数导数。利用最近的分数通量的结果，我们推导出稳态溶液的体积密度分布的活跃的Lévy游泳者在一个通道，并证明这些解决方案与粒子模拟吻合得很好。的配置文件是不均匀的，在整个域，在相反的常数在散装配置文件的活性布朗和运行和翻滚粒子。我们的理论提供了一个数学框架下的限制与滑动无通量边界条件下的Lévy行走，并提供了一个基础，相互作用的积极Lévy游泳运动员的研究。
2021-05-19 cond-mat.soft physics.bio-ph
Odd viscosity in chiral active fluids
手性活性流体是由自旋转转子组成的材料，其在微尺度上连续注入能量和角动量。具有主动转子成分的不平衡流体已经通过使用纳米级生物分子马达、微米级活性胶体或宏观级驱动的手性颗粒在实验上实现。在这里，我们将展示如何这样的手性活性流体打破宇称和时间反演对称性在其稳定状态，从而产生一个无耗散的线性响应系数称为奇粘度在其本构关系。奇粘度耦合压力和涡度，导致例如涡廓线内的密度调制。此外，手性活性流体在横向于所施加的压缩的方向上流动，如在冲击传播实验中。我们设想，这种集体的横向响应可以被利用来设计自组装的液压曲柄，该曲柄在由主动转子流体提供动力的微型机器中在线性运动和旋转运动之间转换。
2017-02-08 cond-mat.soft
Geometry-Controlled Motility of Microswimmers in elementary microfluidic confinements
Université Grenoble Alpes, CNRS, LIPhy（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，LIPhy实验室）
本文研究衣藻在不同PDMS微流体几何限域中的运动，发现几何可调控其运动模式，为微泳者输运的被动控制提供了新途径。
2026-08-05 cond-mat.soft
The Phase Synchronized State of Oriented Active Fluids
我们提出了一个理论，自驱动的流体，如电动细胞骨架提取物或细菌悬浮液，考虑到潜在的周期性占空比进行的活性颗粒组成的系统。我们表明，流体可以进入一个状态，其中的组成元素同步其相位。这种时间平移不变性的自发破缺引起了与相位不相干的活性物质不同的流动不稳定性。
2013-11-12 cond-mat.soft
Molecular dynamics simulations of active Brownian particles in dilute suspension: diffusion in free space and distribution in confinement
在这项工作中，我们报告了一种新的方法来模拟活跃的布朗粒子（ABPs）的分子动力学（MD）模拟。浸入流体中，每个ABP由头部粒子和流体的球形幻影区域组成，微型游泳者的鞭毛在该区域起作用。活性粒子的取向受随机动力学控制，取向持续时间由旋转扩散系数决定。为了流体动力学地驱动作为推动器的活性粒子，一对主动力分别施加在头部粒子和体模流体区域上。沿颗粒取向测量的主动速度与主动力的大小成比例。活性粒子的有效扩散系数是第一次在自由空间测量，显示半定量的协议与分析结果预测的极小模型的ABPs。然后，我们转向约束势中的活性粒子的概率分布。我们发现，随着取向持续时间相对于势阱中的弛豫时间的增加，静止粒子分布经历了从玻尔兹曼型到非玻尔兹曼分布的演变。从固定的分布在限制电位，扩散系数的有效部分进行测量和比较，在自由空间中获得的，显示出良好的半定量协议，而取向的持续时间变化很大，相对于弛豫时间。
2019-02-14 cond-mat.soft nlin.AO
Tracer diffusion of hard-sphere binary mixtures under nano-confinement
近年来，纳米和微米通道中的扩散现象引起了人们的广泛关注，因为它与许多技术、医学和工业应用密切相关。在本文中，我们采用动力学的方法来研究如何限制在纳米结构的几何形状影响流体混合物的扩散性能，并导致外观的属性不同于散装系统。特别是，我们推导出一个表达式的摩擦张量的情况下，大量的流体混合物局限于一个狭窄的狭缝具有起伏的墙壁。边界粗糙度导致横向扩散的新机制，并且甚至可以导致沿着通道的有效扩散大于对应于等效截面的平面通道的扩散。最后，我们讨论了减少以前的方程到一个一维的有效扩散方程中的熵项封装的几何信息的通道形状。
2015-09-29 cond-mat.soft
Weighted density Lattice Boltzmann approach to fluids under confinement
为了改进对输运系数的描述，重新考虑了最近为研究强非均匀流体而引入的类Enskog动力学方法。该方法是基于流体动力学和非流体动力学部分之间的相互作用的分离。后者是在一个简单的松弛近似处理。我们表明，通过考虑非流体动力学部分通过加权密度近似，我们得到了更好的预测的输运系数。由于动力学方程的简单性，我们能够通过格子玻尔兹曼方法数值求解存在非均匀性（例如限制表面）时的相空间分布。分析估计这些修正的重要性，在散装条件下的传输系数。本文研究了硬球流体在两平行光滑壁面间的Poillille流动，确定了它们的孔平均性质。
2013-04-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Single-particle and collective slow dynamics of colloids in porous confinement
利用分子动力学模拟研究了无序多孔介质中硬球流体的慢动力学行为。不连续和连续玻璃化转变的存在，以及单粒子和集体动力学之间的复杂的相互作用，以及捕获最近扩展的模式耦合理论的多孔介质中的流体。通过引入流体和基质颗粒之间的尺寸差异以及相互作用中的柔软度，研究了模式耦合理论预测胶体相关模型的普遍性程度。
2009-09-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flexoelectric fluid membrane vesicles in spherical confinement
对球形限制性弯电流体膜囊泡在外加均匀电场中的形态进行了数值研究。由于限制引起的变形，膜变得极化，导致与外部场的相互作用。在没有电场的情况下，囊泡的平衡形状可以在几何相图中分类为缩放面积和缩减体积的函数[1，2]。当膜的面积仅略大于限制球的面积时，出现单个轴对称内陷。非零电场诱导受限囊泡的额外伸长，其取决于电场参数的符号是垂直的或平行的。表面积或电场参数的较高值可降低系统的对称性，导致更复杂的折叠。我们提出了由此产生的形状，并表明，过渡线转移的存在下，一个电场。所获得的折叠模式可能是生物物理和技术应用的兴趣。
2020-06-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Confinement-induced Self-Pumping in 3D Active Fluids
二维活性流体显示从湍流到相干流的过渡时，减少限制几何形状的大小。最近的一个实验表明，在三维的行为是显着不同的，出现的流动过渡从湍流相干后，\emph{increasing}的限制高度，以匹配的宽度。使用一个简单的流体动力学模型的悬浮液的可扩展的棒状单位，我们提供了理论解释这一令人困惑的行为。此外，使用广泛的数值模拟支持的理论论据，我们绘制出的条件，导致相干流和阐明的限制通道的纵横比所发挥的关键作用。我们确定的机制适用于一大类的对称性和推进机制，导致一套统一的设计原则，自泵3D主动流体。
2021-08-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Viscoelastic confinement induces periodic flow reversals in active nematics
该研究通过线性稳定性分析和混合格子玻尔兹曼模拟，发现粘弹性通道约束下的活性向列相在低弹性模量阈值下会产生带周期性流动反转的自发振荡，并给出相图与机制解释，为活性物质调控研究提供新方向。
2023-07-27 cond-mat.soft physics.bio-ph
Yielding behaviour of active particles in bulk and in confinement
本文研究活性粒子组装体在体相和受限空间中由堵塞态向流化态的转变，揭示其与循环剪切屈服在有限持续时间内的详细类比，并阐明驱动诱导退火、初始状态依赖及受限几何对转变的影响。
2023-12-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Ordering kinetics in active polar fluid
该研究将活性极性流体建模为带活性应力与黏性动量阻尼的可取向物体集合，探究不同活性下的取向场生长动力学，发现活性以特定方式调控畴生长且系统保持动态标度，为活性极性凝胶有序化动力学提供理解。
2023-06-12 cond-mat.soft
Fluid transport by active elastic membranes
随着时间的推移而变形的柔性膜可以在粘性流体中自推进。或者，如果膜被锚定，其变形将导致流体输送。过去在这方面的工作集中在膜的变形运动学的规定的情况下。在这里，我们考虑的模型中，膜的变形是没有规定的，而是膜内部被迫。随时间变化的膜形状和由此产生的流体运动都是由规定的内部主动应力、内部被动阻力和外部粘性应力之间的平衡引起的。我们介绍了两个具体的模型，这样的主动内部强迫：一个是主动弯矩的分布是规定的，和一个主动夹杂物施加法向应力的膜通过泵送流体通过it.In每一种情况下，我们渐近计算膜的形状和流体输运速度为小强迫振幅，并恢复我们的结果使用缩放分析。
2013-02-10 cond-mat.soft
Noisy pursuit by a self-steering active particle in confinement
本文理论与模拟研究了受限空间中自转向活性粒子追逐静止目标的行为，发现追逐者-目标距离存在基于 Peclet 数和机动性的普适标度，转向引入恒定平均距离区间，受限则显著影响推进方向并导致对受限强度高度依赖的标度。
2023-02-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Fore-aft clearance controls how three-dimensional confinement affects micropropulsion
活性粒子系统经常受到边界约束的影响。最近，人们对复杂三维几何形状的约束效应产生了兴趣，这可能发生在结构化环境中，例如多孔介质、泡沫、凝胶或生物组织和导管。约束对沿边界运动的粒子的影响已被广泛研究，但在三维空间中，活性粒子不仅平行于边界运动，而且朝向或远离边界运动。这种前后间隙的后果还不太清楚。积极改造环境的游泳者创造了一个理想的环境来研究间隙的影响，因为他们在平移时保持稳定的间隙。通过数值研究幽门螺杆菌的运动，使周围的胃粘液去胶化，使周围的流体共同移动的口袋，我们表明，三维限制的效果是由清除率控制，而不是从平行边界的距离。分析计算表明，间隙的影响可以理解的流动结构，如通用的推和拉流的活性颗粒，表明我们的研究结果应适用于范围广泛的封闭的活性颗粒。
2022-03-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
