Active fluids at circular boundaries: Swim pressure and anomalous droplet ripening
研究了非手征粒子和手征粒子在凸、凹圆形边界上的游动压力。主动粒子被建模为非相互作用和非对齐的自推进布朗粒子。凸圆形边界和凹圆形边界分别被用作表示浸入活性浴中的固定夹杂物和包围活性颗粒的腔（或容器）的模型。我们首先提出了一个详细的分析的作用，凸与凹的边界曲率和手性的活性粒子对它们的空间分布，手性感应电流，和他们施加在边界表面上的游泳压力。然后将结果用于预测本体中的悬浮流体外壳（一般称为“液滴”）的机械平衡，其中活性颗粒存在于本体流体内部或悬浮液滴内部。我们发现，虽然液滴含有活性颗粒和悬浮在一个正常的散装行为按照标准的毛细管范例，那些含有正常流体表现出异常行为时，悬浮在一个活跃的散装。在后一种情况下，多余的游泳压力的结果在非单调依赖的内部液滴的压力上的液滴半径。因此，我们发现一个制度的异常毛细作用的一个单一的液滴，其中内部液滴压力增加时，增加液滴的大小。在两个相互连接的液滴的情况下，我们表明，机械平衡也可以发生时，他们有不同的大小。我们进一步确定了一个制度的异常成熟，其中两个大小不等的液滴可以达到最终状态的大小相等的互连后，在与标准的奥斯特瓦尔德成熟现象形成鲜明对比，这意味着收缩的较小的液滴有利于较大的。
2018-02-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Growth and Division of Active Droplets: A Model for Protocells
有人提出，在生命起源的早期阶段，小液滴可能是通过相分离从复杂混合物中分离分子而形成的。这些液滴可能提供了化学反应中心。然而，这些液滴是否可以分裂和传播尚不清楚。在这里，我们研究系统中的液滴的行为，保持远离热力学平衡的外部能源供应。在这些系统中，液滴通过添加化学反应产生的液滴材料而生长。令人惊讶的是，我们发现，化学驱动的液滴生长可以导致形状不稳定，触发液滴分裂成两个较小的女儿。因此，化学活性液滴可以表现出类似于活细胞增殖的生长和分裂周期。分离活性液滴可以作为益生元原始细胞的模型，其中液滴中的化学反应发挥益生元代谢的作用。
2016-03-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
Excitability and oscillations of active droplets
本文构建仅含两种独立化学成分、由燃料周转驱动的非平衡最小模型，揭示单个活性液滴的叉式分岔、兴奋性及形成—溶解自持振荡机制。
2025-03-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Fingering Instability of Active Nematic Droplets
从有丝分裂纺锤体到组织和生物膜，许多生物系统表现为活跃的液滴，它们经常打破对称性并自发地改变形状。在这里，我表明，积极的微滴可以经历一个指法不稳定性。我认为一个活跃的流体，通过锚定在液滴界面，获得双秩序，我预测其形态稳定性的三个无量纲参数：锚定角，双秩序的渗透长度相比，液滴的大小，和一个活跃的毛细管数。具有伸展（收缩）应力和平面（垂面）锚定的液滴在临界活性或液滴尺寸以上是不稳定的。这种不稳定性本质上是界面性的：它是通过主动流动与界面运动的耦合而产生的，即使主动向列相的体不稳定性不能发生。与活性物质的动态特征不同，不稳定性可以产生静态指进模式。手指的数量随着活动而增加，但随着肌肉渗透长度而非单调变化。总的来说，这些结果可以帮助理解生物系统的自组织形状，并在活性材料中设计图案。
2022-02-28 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dynamic control of active droplets using light-responsive chiral liquid crystal environment
本文提出利用光响应胆甾相液晶环境控制细菌活性液滴运动方向，通过光致螺距和手性变化实现液滴轨迹的非接触式动态重定向。
2024-06-13 cond-mat.soft physics.bio-ph
Self-propulsion of active droplets without liquid-crystalline order
细胞的游动，远离任何边界，可以出现在细胞质内的长程液晶秩序的情况下，但缺乏这种效应的简单模型。在这里，我们提出了一个二维模型的液滴自推进涉及两个标量场，代表细胞质和收缩皮层。这些场之间的耦合导致了主动应力;当旋转对称性自发破缺时，就会产生自推进。游泳速度的预测，并显示数值，线性变化的活性参数和液滴面积分数。该模型表现出克劳利样的不稳定性的阵列的活性液滴。
2020-07-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
The intertwined physics of active chemical reactions and phase separation
相分离是热力学过程，解释了液滴如何在多组分流体中形成。这些液滴可以提供受控的隔室以局部化化学反应，并且反应也可以影响液滴的动力学。这篇评论的重点是紧密的相互作用之间的相分离和化学反应源于热力学约束。特别地，简单的质量作用动力学不能描述化学反应，因为相分离需要非理想流体。相反，热力学意味着被动化学反应降低了相图的复杂性，并且对系统的行为仅提供有限的控制。然而，使用外部能量输入来产生空间通量的驱动化学反应可以绕过热力学约束。这种活性系统可以抑制典型的液滴粗化，控制液滴尺寸，并定位液滴。这篇综述为描述相分离系统中的活性化学反应提供了一个可扩展的框架，这为改善技术应用中的控制和理解生物细胞中的自组织结构奠定了基础。
2022-09-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Advection selects pattern in multistable emulsions of active droplets
Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动态与自组织研究所）；University of Göttingen, Institute for Theoretical Physics（哥廷根大学理论物理学院）
研究通过活性液滴多稳态乳液中的对流、扩散和反应作用，揭示了液滴大小选择机制及动态模式。
2026-02-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Self-organization and shape change by active polarization in nematic droplets
细胞内发生的积极力量可以驱动涉及自发组织和形状变化的关键生物过程，如细胞分裂。最近在体外实验的细胞骨架丝和电机，自组织和分裂的微滴的动机，我们提出了一个最小的流体动力学模型，结合了非平衡动力学的电机丝的相互作用与平衡微相分离。马达在液滴内组织，并将细丝结构化成极化的星状缺陷。在大的运动活动中，它们甚至可以使液滴变形或分裂，或形成多星状液滴链。我们预测的相图概括了这些实验观察到的形状。
2021-02-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Anomalous fluctuations in a droplet of chemically active colloids or enzymes
本研究通过布朗动力学模拟探究化学活性胶体或酶聚集形成的活性液滴的动力学，发现其具备从类流体到类固体的多样行为及非高斯位置涨落，为理解生命系统非平衡活动的驱动机制提供了新见解。
2024-01-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
Formation of liquid shells in active droplet systems
本研究通过活性二元混合物的相分离，揭示了非平衡条件下球形液壳的形成机制，并探讨了其稳定性与主导条件，为理解活性乳液中复杂结构提供了新视角。
2023-06-19 cond-mat.soft physics.bio-ph
Spontaneous division and motility in active nematic droplets
本文研究了被各向同性牛顿流体包围的具有内部有序性的活性液滴的力学行为。使用数值模拟，我们表明，由于积极的压力和缺陷的几何形状的pronunciator之间的相互作用，该系统表现出两个活细胞的基本功能：自发分裂和运动，通过自生流体动力学流动。这些行为可以选择性地激活通过控制一个单一的物理参数，即，一个活跃的变量的毛细管数。
2013-10-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Deformations of an active liquid droplet
本文利用矢量球谐函数和表面张力倒数微扰理论，解析计算了活性液滴在界面主动驱动下的形变及其动力学，并指出即使在大表面张力极限下，正确描述流场也必须考虑形状涨落。
2023-01-25 cond-mat.soft physics.bio-ph
Immersed Boundary Simulations of Active Fluid Droplets
我们提出了数值模拟的主动流体液滴浸没在外部流体在2维{使用}浸没边界方法来模拟液滴界面作为拉格朗日网格。我们目前的结果从两个例子系统，首先是一个积极的各向同性流体边界组成的颗粒，可以绑定和unbind从接口和产生表面张力梯度，通过主动收缩。其次，液滴填充有在液滴界面处具有{垂面}锚定的活性极性流体。这两个系统表现出类似于细胞运动和分裂的自发对称性破缺和稳态动力学，并表现出具有最小自由度的复杂反馈机制。这里概述的模拟将有助于量化这些活跃系统中可观察到的各种动态，并以一致和适应性强的方式模拟限制的影响。
2016-08-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Energy and Matter Supply for Active Droplets
化学活性液滴为可以生长和分裂的细胞样系统提供了简单的模型。这种活性液滴系统被驱离热力学平衡并进行化学翻转，这对应于简单的代谢。我们考虑两种情况下的非平衡驾驶。首先，液滴通过系统边界被外部储存器驱动，外部储存器提供营养并去除废物（边界驱动）。第二，液滴由本体中的燃料提供的化学能驱动（本体驱动）。对于这两种情况，我们讨论的能量守恒和物质以及熵的平衡。我们使用保守和非保守场来分析活性液滴的非平衡稳态。使用一个有效的液滴模型，我们探讨液滴的稳定性和不稳定性，导致液滴分裂。我们的工作表明，液滴分裂发生在相当普遍的主动液滴系统。我们的研究结果表明，类似生命的过程，如新陈代谢和分裂，可以出现在简单的非平衡系统相分离和化学反应的物理相结合。
2022-03-14 physics.bio-ph
Dynamics of a Passive Droplet in Active Turbulence
本文数值研究了活性湍流中被动可变形液滴的运动，发现其均方位移从扩展弹道区过渡到正常扩散区，并揭示了该过渡与液滴尺寸及周围活性介质速度关联尺度的关系。
2023-07-24 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Chemically active droplets in crowded environments
该研究结合粒子模型与场模型分析大分子拥挤对化学活性液滴的影响，发现拥挤会减小液滴尺寸却增加密相总体积，并揭示其源于耗竭作用、扩散阻碍与非平衡通量的耦合。
2025-05-16 cond-mat.soft physics.bio-ph
Spontaneous rotation of active droplets in two and three dimensions
本研究通过数值模拟和线性稳定性分析，揭示了二维和三维活性向列液滴中由活性驱动的自发旋转现象，并阐明了其缺陷机制及与实验的定量吻合。
2023-11-30 cond-mat.soft 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
Bouncing, chasing or pausing: asymmetric collisions of active droplets
化学活性液滴呈现复杂的回避轨迹。虽然不均匀性在活性物质实验中是不可避免的，但在他们的建模中大多被忽视。利用其几何简单性，我们完全解决了两个不同半径的游泳液滴的正面碰撞，并证明即使是很小的对比度的大小也会严重影响它们的碰撞和随后的动力学。我们确定了三个根本不同的制度。由此产生的成对碰撞的高灵敏度预计将深刻影响他们的集体动力学。
2020-02-12 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Chemically active droplets
本讲义介绍化学活性液滴的基础理论，围绕相分离动力学、过渡态理论及二者结合形成活性液滴三大主题展开，结合生物分子凝聚体背景探讨两类活性液滴及反应-扩散系统的长程作用机制。
2024-07-13 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.ed-ph
Lamellar ordering, droplet formation and phase inversion in exotic active emulsions
我们研究数值的被动各向同性流体和活性极性凝胶的混合物的行为，在存在有利于乳化的表面活性剂。专注于参数的基础自由能有利于在被动限制的层状相，我们表明，非平衡和热力学力之间的相互作用，创造了一系列五花八门的异国情调的乳液。当活性成分是可收缩的（例如，肌动球蛋白溶液），中等活性增强了层状有序化的效率，而强活性有利于在活性基质内产生被动液滴。对于伸展活动（发生，例如，在微管马达悬浮液中），相反，我们观察到不同大小的自发旋转液滴的乳液。通过调整整体组成，我们可以产生高内相乳液，当活性被关闭时，其经历突然的相转化。因此，我们发现，活性提供了一个单一的控制参数，设计复合材料具有惊人丰富的形态范围。
2018-02-18 cond-mat.soft physics.bio-ph
Flow coupling between active and passive fluids across water-oil interfaces
被油包围的活性液滴可以自发地形成循环流动。然而，周围石油的动力学及其对活性流体的影响仍然知之甚少。为了研究主动流体和被动油之间在它们的界面上的相互作用，将驱动蛋白驱动的基于微管的主动流体液滴浸入油中并压缩成圆柱状形状。液滴的几何形状支持intradroplet循环流动，但循环被抑制时，围绕液滴的油层的厚度减少。示踪剂和网络结构分析和连续介质模型的基础上的动力学的自伸长杆的实验表明，流动过渡导致的流动耦合之间的界面的活性流体和油，与毫米级的耦合长度。此外，还开发了两种新型的毫流体装置，可以实时触发和抑制液滴内循环流动：一种是通过改变周围油层的厚度，另一种是通过局部变形液滴。这项工作突出了界面动力学在主动流体液滴系统中的作用，并表明液滴内的循环流动可以受到主动流体和油之间的界面上的毫米级流动耦合的影响。
2021-05-26 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Tubulation and dispersion of oil by bacterial growth on droplets
表面上的细菌表现出集体行为，例如主动湍流和主动应力，这是由它们的运动、生长以及与其局部环境的相互作用引起的。然而，软表面和液体界面上的界面变形所造成的积极增长，特别是在长时间尺度上，没有得到很好的理解。在这里，我们描述了实验观察的管状结构的出现所产生的杆状细菌的生长在油滴在水中的界面。使用微流体和时间推移显微镜，在72小时内对数百个液滴的单个管状结构的尺寸和延伸速率以及大量生物聚集体的形成进行量化。管状结构的长度与初始液滴半径相当，并且由细菌外壳组成，细菌外壳稳定油的内部细丝。油丝分裂成分散在细菌外壳内的更小的微滴。这项工作提供了深入了解可变形界面的主动应力，并提高了我们对微生物石油生物降解及其对海洋水柱中液滴运输的潜在影响的理解。
2022-07-05 cond-mat.soft physics.bio-ph
Controlling the size and adhesion of DNA droplets using surface-active DNA molecules
本研究利用可结合DNA纳米星的长DNA作为表面活性剂，通过其刷状结构产生的分离压实现了DNA液滴尺寸与粘附性的调控，为生物分子液滴的基础研究与应用提供了新方法。
2023-10-03 cond-mat.soft physics.bio-ph
Amoeboid movement utilizes the shape coupled bifurcation of an active droplet to boost ballistic motion
该研究通过傅里叶模式分析揭示大变形虫在饥饿与营养期存在两种迁移模式，并利用活性液滴对称性论证发现迁移速度的超临界叉形分岔，表明形状对称性破缺驱动从静止到随机及弹道运动的切换，优化了亚毫米尺度运动效率。
2024-02-06 cond-mat.soft physics.bio-ph
Spontaneous assembly of colloidal vesicles driven by active swimmers
我们探讨了自组装过程中的胶体结构浸泡在活性浴。通过考虑低价粒子，我们数值研究了不可逆的聚集动力学起源于运行和翻滚的游泳者的存在。我们观察到长的封闭链的形成-囊泡-密集填充活跃的游泳者。一方面，活性浴驱动封闭胶体结构的自组装，另一方面，囊泡的形成促进了游泳者的自捕获，这表明了构建结构化纳米材料和捕获微生物的新方法。
2018-09-17 cond-mat.soft physics.bio-ph
Evaporation-Induced Pattern Formation and Wetting in Active Microtubule-Kinesin Droplets
Harvard University（哈佛大学）；Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）；University of Surrey（萨里大学）；Universität Konstanz（康斯坦茨大学）
本研究通过实验和理论结合的方法，揭示了蒸发过程中微管-肌动蛋白滴状体的自组织行为及湿性特征，揭示了交叉链接与主动应力在调控系统动态中的关键作用。
2026-02-17 cond-mat.soft physics.bio-ph
Pattern formation under mechanical stress in active biological networks confined inside evaporating droplets
本研究利用蒸发液滴产生的剪切应力对微管-驱动蛋白活性网络施加机械刺激，观察到动态图案形成，并证明该装置可作为研究细胞骨架应力响应及无膜区室动力学的原创生物反应器。
2023-05-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
Heterogeneous Nucleation and Growth of Sessile Chemically Active Droplets
本研究通过连续场论和数值模拟，发现化学反应抑制液滴成核而吸引性壁增强成核，二者耦合导致偏离球形帽的形态，对理解细胞及化学工程应用有重要意义。
2024-03-13 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Self propulsion of droplets driven by an active permeating gel
我们讨论的流场和推进速度的活性液滴，这是由体力驻留在刚性凝胶驱动。后者被建模为多孔介质，从而产生渗透力。在最简单的Brinkman方程模型中，多孔介质的特征在于单一的长度尺度$\ell$ -渗透率的平方根。我们计算了液滴内外的流场以及作为$\ell$函数的能量耗散。我们还表明，有最佳的凝胶分数，从而产生最大的线性和旋转速度。在极限$\ell\to\infty$，对应于一个非常稀的凝胶，我们恢复斯托克斯流。相反的极限，$\ell\to 0$，对应于空间填充凝胶，是奇异的，不等同于达西方程，它不能解释自推进。
2018-03-23 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Active depinning of bacterial droplets: the collective surfing of Bacillus subtilis
系统如何被赋予迁移能力是一个迷人的问题，其影响范围从新颖的活性系统的设计到微生物种群的控制。细菌可以在各种环境中找到，在微观和集体水平上都发展出了最丰富的运动机制。在这里，我们通过实验揭示了一种新的模式，集体细菌运动在潮湿的环境中，通过细菌液滴的脱钉。虽然毛细作用力是出了名的巨大的细菌规模，甚至能够钉在倾斜的表面上的毫米大小的水滴，我们表明，细菌能够利用各种机制来解开接触线，从而诱导整个表面的殖民地集体滑动。相反，鞭毛依赖的迁移模式，如蜂拥而至，我们表明，这种更快的“菌落冲浪”仍然发生在突变株的\textit{Bacillus subtilis}缺乏鞭毛。在我们的实验中看到的主动解钉依赖于各种微观机制，每一个都可能在潮湿环境中微生物的迁移中发挥重要作用。
2017-06-30 cond-mat.soft physics.bio-ph
Adsorption inhibition by swollen micelles may cause multistability in active droplets
实验表明，微滴在表面活性剂溶液中的胶束增溶作用可以激发Marangoni流并自发地自推进。令人惊讶的是，自推进出现，即使当临界胶束浓度被超过和马兰戈尼效应应该饱和。为了解释这一点，我们提出了一个新的模型的溶解活性液滴，这是基于两个基本假设：（a）产品的增溶可能会抑制表面活性剂吸附;（b）增溶防止形成的单层表面活性剂分子在液滴界面。我们使用数值模拟和渐近方法来证明，我们的模型确实具有自发液滴自推进。我们的主要发现是，在轴对称流和浓度场的情况下，两种性质不同类型的液滴行为可能是稳定的相同值的物理参数：稳定的自推进和稳定的对称泵送。虽然这些稳定的制度的稳定性是不能保证在没有轴对称，我们认为，他们将保留各自的稳定流形在相空间中的一个完整的3D问题。
2020-06-08 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Activity-induced phase separation and self-assembly in mixtures of active and passive particles
我们通过布朗动力学模拟和理论研究了主动（\textit{i.e.}，自推进）和被动等距布朗粒子的单分散混合物的相行为和动力学。在一个纯粹的主动系统中，运动的活性成分触发相分离成一个稠密和稀相;在稠密相，我们进一步发现主动-被动分离，与“筏”的被动粒子在“海”的活性粒子。我们发现，从最初的无序混合物相分离可以发生少至15%的颗粒是活跃的。最后，我们表明，在一个合适的完全隔离的初始状态下制备的系统可重复地自组装一个主动的“电晕”，通过启动一个压缩波触发结晶的被动核心。我们的研究结果是相关的实验追求定向自组装使用活性粒子。
2015-01-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Memory-Driven Self-Propulsion and Flocking of Chemically Active Droplets
Washington University in St. Louis（华盛顿大学）；Northwestern University and The University of Chicago（西北大学和芝加哥大学）
研究生物分子凝聚物相关问题，通过发展具有非马尔可夫反应的活性相分离理论，揭示延迟反应反馈对液滴状态的影响，以及在多液滴系统中的作用，确立反应记忆为控制参数，关联多种细胞行为。
2026-07-17 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Control of encounter kinetics by chemically active droplets
本文通过构建化学活性液滴的微观随机模型并结合布朗动力学模拟，揭示了化学驱动力通过表面动力学调控双分子反应速率，证明生物分子凝聚体既可加速也可减速分子相遇，为理解其作为细胞内反应动力学调节器提供了关键见解。
2025-05-09 cond-mat.soft physics.bio-ph
Chemotaxis of cell aggregates: morphology and dynamics of migrating active droplets
University of Oxford（牛津大学）；University College London（伦敦大学学院）
研究通过建立活性液滴模型，揭示了细胞团在趋化作用下形态转变的机制及影响因素。
2026-02-23 cond-mat.soft math.AP physics.bio-ph
Collisions and rebounds of chemically-active droplets
活性液滴游动是由于它们消耗或释放的化学物质的分布与它们的非均匀表面分布所产生的马兰戈尼流的非线性平流耦合的结果。大多数现有的模型集中在无界流体中的单个液滴的自推进上，当扩散足够慢时（即，超过临界Péclet数，$\mbox{Pe}_c$），这会出现。尽管它的实验相关性，耦合动力学的多个液滴和/或碰撞的墙壁仍然大多未被探索。采用一种基于移动拟合双球面网格的新方法，求解了化学溶质和流场的全耦合非线性动力学，详细描述了活性液滴与刚性壁面（或与第二液滴）的轴对称碰撞。动力学是惊人的不同取决于对流扩散传输比，$\mbox{Pe}$：接近自推进阈值（中度$\mbox{Pe}$），回弹动力学由化学相互作用设定，并且通过渐近分析很好地捕获;相反，对于较大的$\mbox{Pe}$，流体动力学和化学效应的复杂和非线性组合设定详细的动力学，包括更接近壁和在液滴反弹后不久的速度平台。回弹特性，即最小距离和持续时间，最后根据$\mbox{Pe}$完全表征。
2019-12-10 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Theory of Reversed Ripening in Active Phase Separating Systems
本研究针对活性相分离系统的逆熟化现象，构建了对应LSW理论的动力学理论，发现最简三元活性乳液中液滴通过守恒密度耦合可自组织形成单分散乳液，且后期存在源于单液滴稳定不动点的独特标度行为，为活性物质逆熟化后期行为提供了理论解释。
2025-10-03 cond-mat.soft physics.bio-ph
Thin-Film Modelling of Resting and Moving Active Droplets
我们提出了一个通用的薄膜和浅滴的极性活性液体，有一个自由表面，并与固体基板接触的模型。该模型耦合演化方程的薄膜高度和局部极化曲线的形式的梯度动力学补充积极的应力和通量。引入用于部分润湿液体的润湿能量，从而允许液体-固体-气体接触线的运动。这为描述固体基质上的致密细菌悬浮液滴或活细胞的紧密聚集体提供了一致的基础。作为示例，我们分析二维活性液滴的动力学（即，脊），并演示了主动力如何与被动表面力竞争以形成液滴并驱动接触线运动。该模型再现极化液滴的运动和静止状态：含有相反极化域的液滴是静止的，并且在长时间的瞬态之后演变成具有均匀极化的液滴，该均匀极化在基板上积极移动。在我们简单的二维场景中，液滴运动以无穷小的自推进力开始，即，它不需要克服临界阈值。
2021-07-19 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Active bacterial pattern formation in evaporating droplets
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology（马克斯·普朗克陆地微生物研究所）
本文研究蒸发液滴中大肠杆菌与毛细限制的相互作用及图案形成，发现三种依赖于细菌活性和环境条件的图案类型，揭示细菌与液滴内毛细流动的相互作用对其扩散的调控机制。
2025-11-12 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Longwave nonlinear theory for chemically active droplet division instability
最近有人提出，原始细胞的生长和分裂可以通过具有由外部燃料供应驱动的简单化学反应的化学活性液滴来模拟。这个模型被称为连续模型。事实上，它的数值模拟揭示了形状不稳定性，导致液滴分裂成两个相同大小的较小液滴，类似于细胞分裂[1]。在本文中，我们研究的简化版本的连续模型，这是所谓的有效模型。该模型研究在线性和非线性政权。首先，我们进行了线性稳定性分析的平坦界面，然后我们开发了一个非线性理论使用长波方法。我们发现，在领先的顺序的接口是由修改后的Kuramoto-Sivashinsky方程。因此，界面在有限时间后服从对数爆破。此外，还得到了界面局部速度的表达式。
2018-12-06 physics.bio-ph physics.flu-dyn
A hydrodynamic instability drives protein droplet formation on microtubules to nucleate branches
液-液相分离不仅发生在本体液体中，而且发生在表面上。在生理学中，细胞结构上的冷凝物的性质和功能仍然未被探索。在这里，我们研究如何凝聚蛋白TPX 2的行为微管启动分支微管成核，这是在真核细胞中的纺锤体组装的关键。使用荧光，电子和原子力显微镜和流体动力学理论，我们表明，TPX 2的微管重组根据瑞利高原不稳定性，像露珠图案的蜘蛛网。在均匀地包覆微管后，TPX 2形成规则间隔的液滴，分支从液滴中成核。液滴间距随着TPX 2浓度的增加而增加。一个随机模型表明，液滴使分支成核更有效地限制空间沿微管多个必要的因素共定位成核分支。
2020-09-03 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Rheological dynamics of active Myxococcus xanthus populations during development
细菌Myxoccocus xanthus在饥饿时产生多细胞保护液滴，称为子实体。这些结构最初通过细胞主动去湿形成表面结合的液滴，其中随着子实体生长并变圆，需要大量的材料流动。这些动力学之后是一个原始的发育过程，其中运动细胞的流体状液滴成熟为非运动孢子的机械弹性丘，其可以抵抗来自外部环境的显著机械扰动。到目前为止，子实体的机械性能和细胞行为的变化，导致成熟尚未研究。我们使用原子力显微镜来探测液滴在其整个发展过程中的流变学，发现弛豫发生在两个时间尺度上，$\sim$ 1~s和$\sim$ 100~s。我们使用一个两个元素的麦克斯韦-Wiechert模型来量化的粘弹性松弛，并发现，在早期的发展时间，细胞的运动性是负责的材料的流动，但这种流动停止时，细胞停止移动，成为nonmotile孢子。在发育后期，随着细胞形成孢子和子实体成熟，液滴的模量急剧增加，导致大部分弹性结构可以保护孢子免受恶劣环境的侵害。
2021-11-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
Migrating cell clusters as active droplets with asymmetric shape and contact angles
Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Center for Systems Biology Dresden（德累斯顿系统生物学中心）；Cluster of Excellence Physics of Life, Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学生命物理卓越集群）；Departament de Física de la Matèria Condensada, Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学凝聚态物理系）；Universitat de Barcelona Institute of Complex Systems (UBICS)（巴塞罗那大学复杂系统研究所）；Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA)（加泰罗尼亚研究高级学院）
本研究通过实验和模型扩展，揭示迁移细胞簇形状不对称源于牵引力梯度，并通过杨-拉普拉斯方程产生曲率梯度，从而估算组织粘度。
2026-10-05 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Stability of co-annular active and passive confined fluids
本文利用线性稳定性分析和 Lorentz 互易定理，研究圆形受限下被动液滴与主动向列液晶共环体系的界面稳定性，并推广至主动液滴情形。
2025-07-25 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
