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
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
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
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
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
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
Defect-Mediated Phase Transitions in Active Soft Matter
拓扑缺陷如何影响活性物质的有序度？为了回答这个问题，我们研究了一个基于代理的模型的自推进粒子，它占极性排列和短程排斥相互作用。对于强大的对齐力，我们发现集体移动的多晶状态与波动的晶界网络。在排斥力占主导地位的制度，由活性系统产生的波动引起准长程过渡秩序，但-不像热系统-没有创建拓扑缺陷。
2014-04-29 cond-mat.soft
Fluidization induced by Magnetic Interactions in Confined Active Matter
Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究院）
本研究通过实验和模拟揭示了磁相互作用如何抑制活性物质的聚集，诱导流化现象，并产生新的集体行为如列车状结构和涡旋。
2025-11-26 cond-mat.soft
Self-Propelled Rods: Linking Alignment-Dominated and Repulsion-Dominated Active Matter
我们研究了一个强大的自推进杆通过体积排阻相互作用的模型，并表明其集体动力学包括相应的Vicsek式模型（局部对齐是唯一的相互作用），和运动诱导的相分离（当排斥占主导地位时发生）。这些结果统一了迄今为止关于干活性物质的基本上互不相关的知识体系，并澄清了所涉及的各个相的性质。
2018-07-03 cond-mat.soft
Configurational temperature in active matter. II. Quantifying the deviation from thermal equilibrium
本文建议用组态温度$\Tc$来定量计算活性物质系统离热平衡的距离。我们通过系统温度$\Ts$与$\Tc$之比来测量这个"距离“，其中$\Ts$是正则系综温度，在该温度下，平均势能等于活性物质系统的势能。$\Tc$是"局部“的，因为它是函数的平均值，只取决于给定组态附近势能的变化;相反，$\Ts$是全局量。$\Ts/\Tc$这个量很容易在计算机模拟中计算;平衡模拟结合单个稳态活性物质构型就足以确定$\Ts/\Tc$。我们验证的建议，$\Ts/\Tc$量化的偏离热平衡的径向分布函数的3D Kob-Andersen和2D汤川活性物质模型与活性Ornstein-Uhlenbeck和活性布朗粒子动力学的数据。此外，我们表明，$\Ts/\Tc$，结构和动力学的均匀相都是近似不变的沿运动诱导相分离（MIPS）边界的二维汤川模型的相图。测量$\Ts/\Tc$不限于活性物质;它可以用于量化涉及势能函数的任何系统，例如，一个受驱动的哈密顿系统，来自于热平衡。
2023-01-20 cond-mat.soft
Capillary action in scalar active matter
我们研究了活性物质在细管中克服重力上升的能力和其他相关现象，如垂直板的润湿和自发吸胀，其中润湿液体被吸入多孔介质。这种毛细作用或毛细现象在经典流体中是众所周知的，并且源自液体分子与容器壁之间的吸引相互作用，以及源自液体分子彼此之间的吸引。我们观察毛细作用的标量活性物质与纯粹的排斥相互作用，在那里出现一个有效的吸引力，由于活性粒子之间的碰撞和活性粒子和墙壁之间的减速的极小模型。模拟结果表明，毛细管中的毛细上升近似正比于有效沉降长度$λ$，垂直板的润湿高度与$λ$呈超线性增长。在无序多孔介质中，吸液高度按$\langle h\rangle\proptoλϕ_m$缩放，其中$ϕ_m$是其填充分数。
2019-08-09 cond-mat.soft
Molecular Dynamics Simulations of Active Matter using LAMMPS
LAMMPS是一个广泛流行的经典分子动力学软件包。它是为材料建模而设计的，但它为软物质的模拟做好了充分的准备。像LAMMPS这样的使用包有优点也有缺点。主要优点是优化的方法，主要是并行计算。主要缺点是，由于代码的复杂性，它有很长的学习曲线。这些笔记的一个目的是缩短研究人员开始使用LAMMPS来模拟软活性物质的曲线。在这些笔记中，我们首先讨论了LAMMPS中实现的一些分子动力学方法。我们向首次使用的用户提供了动手介绍，并以高级动手部分结束，在那里我们实现和测试主动布朗粒子模拟。
2021-02-24 cond-mat.soft
Self-reconfiguring colloidal active matter
本文提出能自发重构结构的活性胶体分子，通过解耦重取向动力学与旋转扩散实现自转向和规避，从而抑制动态聚集与相分离，为超越传统合成活性物质的自主运动提供新路径。
2024-12-31 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
How boundary interactions dominate emergent driving of passive probes in active matter
通过粗粒化模拟揭示活性浴中胶体探针的类活性运动主要由边界处活性粒子的自发聚集推动，且探针动力学性质随尺寸非单调变化。
2024-01-17 cond-mat.soft
Onsager's variational principle in active soft matter
Onsager的变分原理（OVP）最初由Lars Onsager于1931年提出[L. Onsager，$Phys. Rev.$，1931，$37$，405].这一基本原则为制定物理上一致的模型提供了一个非常强大的工具。它也可以用来寻找近似解，特别是在软物质动力学的研究中。在这项工作中，OVP的扩展和应用的动态建模的活性软物质，如悬浮液的细菌和动物细胞的聚集。我们首先扩展的一般制定的OVP的活性物质动力学的积极力量包括外部非保守力。然后，我们使用OVP来分析单个活动单元的定向运动：一个分子马达在坚硬的生物丝上行走，一个玩具双球微型游泳者。接下来，我们使用OVP制定一个扩散界面模型的活性极性液滴在固体基板上。除了广义流体动力学方程的活性极性流体在体区域，我们还推导出了一致的边界条件。最后，我们考虑了润滑近似下薄的活性极性液滴的动力学。我们使用OVP推导出一个广义的薄膜方程，然后使用OVP作为一个近似工具，找到薄的活性极性液滴的扩展规律。通过将生物系统的活动纳入OVP，我们开发了一种通用的方法来构建物理一致的模型，以更好地理解单个动物细胞和细胞聚集体或组织的涌现行为。
2020-12-31 cond-mat.soft
Motile dissenters disrupt the flocking of active granular matter
我们报告植绒在干燥的活性颗粒物质的毫米大小的两步锥形棒没有中间介质。该体系在临界面积分数~ 0.12处发生了植绒相变，颗粒间具有较高的取向相关性。然而，一步锥形杆不植绒，并作为运动的反对者在植绒形成颗粒物质。在反对者的临界分数约为0.3时，系统的群集顺序被完全破坏。系统的序参量的方差在异议分数f ~ 0.05附近显示出最大值，表明有序相和无序相之间存在有限尺寸的交叉。
2020-02-17 cond-mat.soft
Cage Length Controls the Non-Monotonic Dynamics of Active Glassy Matter
致密活性物质由于其与传统玻璃形成材料的显著相似性而获得广泛的关注。然而，活性物质本质上是不平衡的，即使是简单的模型，如活性布朗粒子（ABP）和活性奥恩斯坦-乌伦贝克粒子（AOUP）的行为显着不同，从他们的被动同行。有争议的是，这种差异已被证明是通过玻璃态弛豫动力学的加速、减速或非单调变化来体现的。在这里，我们合理化这些看似对立的观点从平衡的偏离，通过确定的比例的短时间长度尺度的笼的长度，即长度尺度的局部粒子笼，作为一个重要的和统一的控制参数，为活跃的玻璃质。特别是，我们探讨了玻璃态动力学的热和无热的ABP和AOUP后，增加的持续时间。我们发现，对于所有研究的系统有一个最佳的动力学，这个最佳发生时，笼的长度与相应的短时间长度尺度的系统，这是持续的长度为atermal系统或热系统的持续长度和扩散长度尺度的组合相一致。这一新的见解，我们也提供了一个简单的物理参数，使我们能够调和和解释明显不同的偏离平衡在许多以前的研究报告的致密活性材料。
2021-11-22 cond-mat.soft
Continuous theory of active matter systems with metric-free interactions
我们推导出一个无度量活性物质的流体动力学描述：从自推进粒子与“拓扑”规则定义的邻居对齐开始，而不是度量区域，最近提倡的一种情况是相关的鸟群，鱼群和人群，我们使用动力学方法来获得良好控制的非线性场方程。我们发现，密度无关的碰撞率每粒子的拓扑相互作用的特点抑制了线性不稳定性的均匀有序相和非线性密度偏析一般存在于阈值附近的度量模型，与微观模拟。
2012-03-30 cond-mat.soft
Driven active matter: fluctuations and a hydrodynamic instability
湿活性物质在施加的温度梯度，或化学电势梯度的存在下，被认为是。结果表明，有一种新的类型的对流不稳定，是由一个（负）活动参数。物理上，这对应于具有收缩应力的活性流体。在这种非平衡稳态奇异通用长程相关计算和被动流体中的类似结果进行了比较。此外，还确定了奇异非等自由Casimir压力或力。通过将被动流体中Rayleigh-Benard不稳定性的Lorenz方程推广到描述这种新的不稳定性的Lorenz方程来确定不稳定性上方的流体运动。
2019-02-12 cond-mat.soft
Active Viscoelastic Matter: from Bacterial Drag Reduction to Turbulent Solids
内部驱动物质的一个范例是有源双折射液晶，其中传统双折射液晶的方程由违反时间反演对称性的最小有源应力补充。在实践中，活性流体不仅可以具有液晶聚合物自由度，而且可以具有粘弹性聚合物自由度。在这里，我们探讨了所产生的相互作用，通过耦合一个活跃的聚合物流变学的极小模型。我们发现，添加聚合物可以大大增加自发流动的复杂性，但也可以有平静的效果，从而增加沿管道自发流动的净吞吐量（“减阻”效果）。值得注意的是，在足够软的弹性固体中，在开启活动后也可以出现主动湍流。
2015-03-05 cond-mat.soft
Spontaneous flows and dynamics of full-integer topological defects in polar active matter
自推进粒子的极性活性物质维持通过全整数拓扑缺陷的自发流动。我们从理论上研究了极性和偶极作用力对$\pm 1$缺陷周围流动剖面的影响，以及粘性和摩擦耗散存在下它们之间的相互作用。由主动应力引起的涡度在$+1$缺陷处是非零的，这有助于作用在缺陷上的主动扭矩。在数值模拟中观察到的水动力屏蔽（零摩擦）的情况下，预测近核心的流动逆转。虽然$\pm 1$缺陷是由于主动应力而自发流动的来源，但它们成为由极性主动力诱导的流动的汇。我们分析表明，由极性主动力引起的流速增加远离$\pm 1$缺陷的均匀远场，而其相关的涡度场衰减为$1/r$在远场。在摩擦为主的制度，我们表明，由极性主动力引起的流动增强缺陷对湮灭，并仅取决于一对相反电荷的缺陷相对于背景极化场的取向之间的取向。有趣的是，我们发现，这种湮灭动力学通过相互缺陷缺陷相互作用是距离无关的，在矛盾的偶极主动力的效果，衰减成反比的缺陷分离距离。因此，我们的分析揭示了一个新的，真正的长程机制的极性活性物质的相反电荷的拓扑缺陷的成对相互作用。
2023-03-13 cond-mat.soft
Discontinuous Thinning in Active Microrheology of Soft Complex Matter
采用理论和数值模拟，我们证明了不连续的力变薄由于外部探头在主机介质中，我们近似为无结构的运动。当探针的驱动超过临界力时，介质的微粘度突然下降约一个数量级。这种现象发生在探针和足够密集的宿主介质之间的强吸引相互作用。
2016-02-18 cond-mat.soft
Worm Blobs as Entangled Living Polymers: From Topological Active Matter to Flexible Soft Robot Collectives
本研究聚焦活体蠕虫形成的缠结活性软实体蠕虫团，分析其构象缠结特性与多态涌现行为，提出需重审聚合物物理软物质概念，为活性聚合物、拓扑活性物质及仿生缠结软体机器人集群设计提供指导。
2023-04-29 cond-mat.soft
Active spinners drive passive matter into chiral rotors
Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；University of Twente（特温特大学）
本研究通过实验和模拟证明，纯旋转的磁性主动旋转器可将角动量注入被动胶体，使其形成手性转子团簇并产生边缘流，从而为被动物质赋予手性功能。
2026-10-01 cond-mat.soft
Non-metric interaction rules in models of active matter
在研究一系列令人眼花缭乱的软物质系统时，通常会对粒子通过保守且通常是短程力进行相互作用进行基于主体的模拟。在这种情况下，用于有效计算相互作用粒子对集合的成熟算法已经建立了优秀的开源软件包，可以在长时间尺度上有效地模拟大型系统-考虑到在软物质中经常观察到的时间和长度尺度的分离，这是一个至关重要的考虑因素。然而，当我们更广泛地思考构建邻居列表的意义时，会发生什么呢？如果相互作用是非互惠的，或者如果相互作用的“范围”不是由距离尺度决定的，而是根据其他一些考虑因素？随着软物质和活性物质领域越来越多地考虑生命物质的性质-从细胞到超有机体尺度-这些问题变得越来越相关，并鼓励我们在活性物质的建模中思考新的物理和计算范式。在本章中，我们将研究使用非度量相互作用的案例研究。
2021-03-18 cond-mat.soft
Dynamics of self-organization in dense persistent active matter
Indian Institute of Science（印度科学学院）；International Centre for Theoretical Sciences, TIFR（理论科学国际中心，TIFR）
研究了稠密持久主动物质中自组织的动力学，发现长程空间相关性由相反方向流动的两股流主导。
2026-10-22 cond-mat.soft
Active Matter Invasion
生物活性物质如细菌生物膜和真核细胞在有限的微空间中茁壮成长。在这里，我们通过数值模拟表明，限制可以作为一个机械的指导，以实现不同的集体入侵模式时，结合生长动力学和生物材料的内在活性。我们评估不断增长的界面的动态，并根据不断增长的物质的组成粒子的活动对这些集体入侵模式进行分类。虽然在小的和中等的活动，活性材料作为一个连贯的单元增长，我们发现，活性材料的斑点集体脱离以上的一个明确定义的活动阈值的队列。我们进一步研究了不同入侵模式之间交叉的机械机制，并量化了它们对整体入侵速度的影响。
2019-08-02 cond-mat.soft
Three phases of odd robotic active matter
University of California San Diego（加州大学圣迭戈分校）
本研究通过可控的机器人活性物质平台，揭示了奇异性活性物质的三相转变，并展示了其在非平衡物理中的应用潜力。
2026-03-10 cond-mat.soft
The force on a body in active matter
本文提出一个一般理论，将被动布朗胶体的受力描述扩展到自驱动活性粒子，揭示游泳压力的涌现机制，并用于预测活性物质中任意尺寸物体的受力与运动。
2015-10-27 cond-mat.soft
Negative Differential Mobility and Trapping in Active Matter Systems
使用模拟，我们研究的平均速度作为一个功能的活性物质粒子移动通过一个随机的障碍物阵列施加的漂移力。我们发现，对于低漂移力，有一个初始的流动制度，其中的流动性随驱动器线性增加，而对于较高的漂移力的制度出现的负微分流动性，其中的速度随着驱动器的增加，由于捕获的活性颗粒后面的障碍物而降低。当所有的颗粒被永久地捕获在障碍物后面时，在非常高的漂移力下存在完全堵塞的状态。我们发现，增加活动的整体流动性是非单调的，与增强的流动性小的活动水平和减少流动性大的活动水平。我们展示了这些影响如何演变为磁盘和障碍物密度，有效运行长度，漂移力，和电机力的函数。
2017-09-13 cond-mat.soft
Mean field approach of dynamical pattern formation in underdamped active matter with short-ranged alignment and distant anti-alignment interactions
许多活性物质系统，特别是在微观尺度上，都被很好地近似为过阻尼，这意味着任何惯性动量都会立即被环境耗散。另一方面，特别是对于宏观主动系统，但也对于许多介观系统，惯性运动的时间尺度可以变得足够大，以与动力学相关。这就提出了一个问题，即集体动力学和由此产生的活性物质状态如何受到惯性的影响。因此，我们提出了一个粗粒度连续模型的欠阻尼活性物质的基础上的平均场描述被动系统。此外，我们将该模型应用到一个系统的相互作用，支持在短距离上的对齐和在较长的长度尺度上的反对齐，如已知的背景下，斑图形成，由于取向的相互作用。我们对欠阻尼和过阻尼动力学的数值计算都预测了一个结构化的拉宁状态。然而，活动引起的对流，只存在于欠阻尼模型不稳定的状态时，反对齐被削弱，导致集体运动状态，不会发生在过阻尼限制。这两个状态之间的湍流过渡区的特点是强烈的密度波动和缺乏整体秩序。
2019-12-15 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
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
Physics of Smart Matter: integrating active matter and control to gain insights into living systems
我们提供我们的意见，从活性物质物理学的见解与监管互动和控制的原则，以开发一个领域，我们称之为“智能物质”的整合的好处。该领域可以提供对生命系统中重要原则的深入了解，以及对响应，强大和功能性集体的援助工程。
2023-02-01 cond-mat.soft nlin.AO physics.bio-ph
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
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
Entropy production and fluctuation theorems for active matter
活性生物系统远离平衡，即使在稳定状态下也会散热，因此需要扩展传统的平衡热力学和统计力学。在这封信中，我们已经扩展了随机热力学的新兴框架，活性物质。特别是，对于主动Ornstein-Uhlenbeck模型，我们提供了一致的定义的热力学量，如功，能量，热量，熵，熵产生的水平上的单一，随机轨迹和推导出相关的波动关系。我们已经开发了一个推广的克劳修斯不等式，这是有效的，即使在存在的非哈密顿动力学的活性物质系统。我们已经说明了我们的结果与明确的数值研究。
2017-04-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Entropy of state transitions in macroscopic active matter
本研究提出基于自由度的熵评估框架，利用机动球体活性粒子实验，证明宏观活性物质在不同活性状态间转变时伴随熵的离散跃迁，揭示了活性系统具有类似经典热力学相变的特性。
2024-09-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Collective states of active matter with stochastic reversals: emergent chiral states and spontaneous current switching
研究了具有拓扑相互作用和方向反转的活性粒子的集体动力学行为。令人惊讶的现象显示出现的相互作用弛豫时间是不同的相对于反转率，如自发形成的集体手征态由于相位同步，集体方向反转的存在下的限制。这些结果对模拟和理解活性物质中的集体反转和同步现象有直接的关系。
2022-03-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective forces in scalar active matter
许多粒子悬浮液中的大尺度集体行为，可以从直接微观粒子相互作用之外出现的统计力的平衡来理解。在这里，我们回顾了一些方面的集体力量，可以出现在悬浮液中的自推进的活性布朗粒子：限制下的壁力，界面力，并在浸没机构介导的悬浮液的力量。即使对于非对齐的活性颗粒，这些力也与由壁和主体引起的颗粒取向的非均匀极化或非均匀密度分布密切相关。最后，我们指出了未来的方向和有前途的领域，集体力量的应用在合成活性物质，以及它们在生活中的作用活性物质。
2020-02-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Irreversibility in active matter: General framework for active Ornstein-Uhlenbeck particles
活性物质系统通过将能量转化为单个组分水平上的局部定向运动而被驱离平衡。在最小描述的精神下，活性物质通常由所谓的活性奥恩斯坦-乌伦贝克粒子（AOUP）来建模，这是被动布朗运动的延伸，其中活性由具有简单统计特性的额外波动非平衡“力”（奥恩斯坦-乌伦贝克过程）表示。虽然在被动布朗运动中，沿着轨迹的熵产生与不可逆性有关，即观察某个粒子在时间上向前的轨迹与观察其时间反向的孪生轨迹的概率的对数比，但对于活性物质，这些概念之间的联系不太清楚。因此，它是至关重要的，以提供明确的表达式的不可逆性的活动粒子轨迹的基础上可测量的量单独的，如粒子的位置。在本技术说明中，我们根据路径概率比（前向路径与后向路径）推导出AOUP不可逆性的一般表达式，通过允许任意初始粒子分布和主动驱动状态，扩展了[PRX 9，021009（2019）]的最新结果。
2020-11-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Playing with Active Matter
在过去的20年里，活性物质一直是一个非常成功的研究领域，它将非平衡态热力学的基础物理学与机器人、生物学和医学的应用联系起来。这个领域涉及主动粒子，与被动布朗粒子不同，它可以利用能量产生复杂的运动和新兴行为。大多数活性物质实验都是用微观粒子进行的，需要先进的微加工和显微镜技术。在这里，我们提出了一些宏观实验与活性物质采用市售的玩具机器人，即，六灵虫我们演示了如何可以很容易地修改，以执行定期和手性的积极布朗运动。我们还表明，Hexbugs可以与被动对象存在于他们的环境中，并根据他们的形状，设置它们的运动和旋转。此外，我们表明，通过在环境中引入障碍物，我们可以排序的机器人根据其运动性和手性。最后，我们证明了卡西米尔活动引起的平面物体之间的吸引力在环境中的活性粒子的存在下出现。
2022-09-09 cond-mat.soft physics.ed-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
Half-integer and full-integer topological defects in polar active matter: Emergence, crossover, and coexistence
活性拓扑缺陷的存在和重要性越来越多地在不同的生物和仿生系统中实现。我们介绍了一个连续模型的极性活性物质，守恒定律和对称性的论点的基础上，概括了极性和非极性的拓扑缺陷的功能在活跃的湍流。利用连续介质模型的数值模拟，我们证明了极性活性物质的半整数和全整数拓扑缺陷的出现。有趣的是，我们发现，从半到全整数缺陷的活跃湍流的交叉可以出现以两种缺陷类型为特征的共存区域。这些结果提出了一个最小的，通用的框架，研究拓扑缺陷模式的活性物质，这是能够解释出现的半整数缺陷的极性系统，如细菌和细胞单层，以及预测出现共存的缺陷状态的活性物质。
2021-06-06 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Non-Gaussian noise without memory in active matter
对单个活性粒子的动力学建模总是涉及到各向同性的噪声自推进分量，其形式是奔跑和翻滚运动或围绕它的变化。这种非平衡噪声源既不是白噪声--也不是高斯噪声--也不是持久噪声。虽然新兴的集体行为在活性物质迄今已被归因于持久的成分，我们专注于非高斯成分的自我推进。我们表明，通过本身，这是没有调用任何记忆效应，它是能够产生粒子的积累接近边界和有效的吸引力，否则排斥粒子，一般导致运动诱导的相分离的机制，在活性物质。
2018-11-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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）。
2018-09-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
