Cooperative rectification in confined Brownian ratchets
本文分析了布朗粒子在受限环境中的修正运动。我们表现出强烈的协同性之间的内在整流的棘轮机制和熵的偏差所造成的空间限制的波动。甚至在棘轮和几何约束分别不引起粒子运动的情况下，也可能产生净粒子输运。组合整流效应可以导致取决于颗粒尺寸的双向传输，从而导致分离的新途径。所报道的机制可用于控制介观结构和纳米器件中的传输，其中颗粒在减小的空间中移动。
2012-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Thermal brachistochrone for harmonically confined Brownian particles
谐振子的过阻尼布朗动力学是非平衡统计力学中的一个典型系统，它可靠地模拟了相关的随机系统，如受光约束的胶体粒子。在这项工作中，最佳的热协议量身定制，以尽量减少过阻尼$d$维振荡器的平衡态之间的连接时间。控制理论的应用表明，这些最优方案是bang-bang型的，也就是说，浴的温度必须交替地采取允许的最小值和最大值。最小连接时间随所考虑的尺寸$d$而增加。值得注意的是，即使对于对称振子也是如此，例如，具有球对称性的振子，其中弹性常数沿$d$可能方向的简并似乎意味着最小连接时间等于一维情况。当增加维度时，这种令人惊讶的不可避免的代价在物理基础上得到了彻底的研究和理解。此外，信息理论工具，如热力学长度和它的分歧进行了分析的最速降线。
2022-08-31 cond-mat.stat-mech
Mechanical pressure and work cycle of confined active Brownian particles
我们推导出一个解析表达式的机械压力的一个通用的一维模型的封闭的活性布朗粒子（ABPs），是有效的所有值的Peclet数Pe和所有限制的情况。我们的模型再现了已知的体压与Pe ^[2]的标度关系，而在强约束压力下则与Pe标度关系。我们的分析结果很好地再现了模拟的ABPs在2D。我们使用压力公式来计算发动机所做的功及其效率。特别是，效率最大化的工作周期与有限的周期，而不是在无限慢循环的限制，在热力发动机。
2021-06-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fractional Brownian motion and generalized Langevin equation motion in confined geometries
基于在活细胞中观察到的生物分子的亚扩散运动，我们研究了一个非布朗粒子的随机性质，该粒子的运动受分数布朗运动或分数朗之万方程的支配，并被限制在一个有限的区域内.我们通过分析计算和模拟研究了时间平均观测量（例如，时间平均均方位移和位移相关性）受到空间限制和维数的影响。特别是，我们研究了弱遍历性的程度，打破和分散不同的单一轨迹之间的subdiffusive域中的这种受限运动。总的趋势是，从遍历性的偏差减少的运动体积的大小，并与增加的维数。我们定义了位移相关函数，发现该量对分数阶布朗运动、分数阶朗之万方程和连续时间次扩散具有明显的特征，从而为基于单粒子轨迹数据区分这些不同的过程提供了一种有效的手段.
2010-01-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stretched-exponential relaxation in weakly-confined Brownian systems through large deviation theory
研究弱约束次线性势场中布朗粒子的拉伸指数弛豫现象，通过速率函数假设解析求得指数和反常幂律标度，并发现速率函数的非解析点揭示了动态相变。
2024-02-20 cond-mat.stat-mech
Directed Transport of Confined Brownian Particles with Torque
研究了外加磁场（转矩）对布朗粒子运动的影响。此外，粒子的随机波动所驱动的Ornstein-Uhlenbeck过程（OUP）与给定的相关时间$τ_c$。后者被实现为热和非热过程。与非热过程定向输运的热OUP相反，我们的设置现在实现了棘轮机制：由于假设的热力学非平衡情况，随机波动被纠正。系统的传输量的相关时间，扭矩和通道的几何形状进行了详细的研究。最后，阐明了对称性破缺的机制。
2012-05-07 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Transport properties of Brownian particles confined to a narrow channel by a periodic potential
研究了均匀外力作用下二维势场中布朗粒子的输运问题。电势在一个方向上是周期性的，并将粒子限制在另一个方向上具有变化横截面的狭窄通道中。我们应用标准的长波渐近分析在窄的维度，并表明，领先的顺序项是等价的，以前从直接扩展的Fick-Jacobs近似。我们还表明，约束势对布朗粒子的输运有类似的影响，由固体通道引起的。最后，我们比较了解析结果与布朗动力学模拟的情况下，一个正弦变化的抛物势的横截面的宽度。我们得到了很好的协议的边缘概率分布，平均速度的布朗粒子和渐近色散系数，在很宽的范围内的Peclet数。
2009-05-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Large-deviation theory for a Brownian particle on a ring: a WKB approach
研究了环上布朗粒子位移的大偏差函数。在零噪声限制，这个大的偏差函数在零速度由Freidlin-Wentzell理论给出的尖点。我们开发了一个WKB的方法来分析这个尖点是如何在弱噪声限制四舍五入。
2018-09-27 cond-mat.stat-mech
Numerical simulations of confined Brownian-yet-non-Gaussian motion
布朗运动是一个重要的科学范式。近年来，由于对小型化和小尺度物理学或生物学的越来越多的努力和兴趣，约束对这样的运动的影响已经成为一个关键的研究课题。基本上，当被限制在壁附近时，由于边界处的摩擦，颗粒的移动速度比在本体中慢得多。因此，流动性是局部受阻和空间依赖性，这反过来又导致了所谓的乘性噪声的出现，以及相关的非高斯性，这些非高斯性始终难以解决。在这里，我们利用简单，优化和有效的数值模拟来解决布朗运动在限制在一个广泛的和定量的方式。要做到这一点，我们整合的过阻尼朗之万方程的热动力学负浮力的单个球形胶体内的粘性流体限制由两个刚性壁，包括表面电荷。从生成的大量长随机轨迹中，我们执行完整的统计分析并提取所有关键量，例如位移及其主矩的概率分布。特别是，我们提出了一种新的方法来计算高阶累积量减少收敛问题，并利用它来有效地表征固有的非高斯性的限制过程。
2023-03-10 cond-mat.stat-mech physics.class-ph physics.flu-dyn
Maximum power Stirling-like heat engine with a harmonically confined Brownian particle
本研究针对单粒子介观热机的功率优化问题，设计了基于简谐约束布朗粒子的类斯特林热机，结合变分法与最优控制理论得到非准静态下的最大功率驱动协议，并数值分析了参数对功率与效率的影响。
2025-01-13 cond-mat.stat-mech
Broadband molecular dynamics simulation of confined Brownian motion
Université de Mons（蒙斯大学）；Univ. Bordeaux, CNRS, LOMA, UMR 5798（波尔多大学，法国国家科学研究中心，LOMA联合实验室）；University of Vienna（维也纳大学）；Ecole Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（巴黎综合理工学院，巴黎理工学院）
通过分子动力学模拟，研究受限布朗粒子在宽频谱范围内的速度自相关函数，揭示壁面附近有效附加质量的增强及扩散系数的降低。
2026-11-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
First passage behaviour of fractional Brownian motion in two-dimensional wedge domains
研究了具有吸收边界的二维开楔形区域中分数阶布朗运动的生存概率和相应的首达时间密度。通过分析和数值模拟，我们发现在长时间极限下，第一次穿越时间密度与Hurst指数H和楔角θ成t**{-1+pi*（2 H-2）/（2*Theta）}的比例关系.我们讨论这种缩放行为与FBM粒子在一维域中的反应动力学。
2011-02-17 cond-mat.stat-mech
Collective effects in confined Active Brownian Particles
我们研究了一个二维系统的活性粒子局限于一个狭窄的环形域。尽管没有明确的速度或不同粒子的作用力之间的相互作用，该系统显示从无序和粘滞状态的全局集体运动的有序状态，其中粒子持续顺时针或逆时针旋转的过渡。我们通过引入一个合适的序参量来描述这种行为，即速度极化，测量粒子的速度沿环的切向的全局排列。我们还测量了空间速度关联函数及其关联长度来表征这两种状态。在旋转阶段，速度相关性显示的代数衰减，分析预测连同其相关长度，而在卡住制度的速度相关性指数衰减的相关长度，随着持续时间的增加。在第一种情况下，相关性（特别是其相关长度）不取决于主动力，而仅取决于系统尺寸。当环的尺寸变得无限大时，由有限尺寸、周期性和持续的作用力之间的相互作用引起的全局集体运动消失了，这表明这种现象并不对应于通常热力学意义上的相变。
2021-03-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transport of Brownian particles confined to a weakly corrugated channel
本文研究了布朗粒子受恒定外力驱动，在二维弱波纹通道中运动时的平均速度。我们考虑固体壁之间的粒子的几何约束，以及由周期性的潜在引起的软约束。使用微扰方法，我们表明，领先的顺序修正的边缘概率分布的粒子在软约束的情况下，是在几何约束的情况下获得的，只要（配置）积分的横截面上的约束势是等于固体通道的宽度。然后，我们计算的概率分布和平均速度的情况下，在一个正弦变化的渠道的宽度。在小Péclet数和相对较窄的软通道的情况下，平均速度的降低较大，而在大Péclet数和宽通道的情况下则相反。在大的Péclet数的限制下，在软通道的情况下，向整体速度的收敛更快。对平均速度和边际概率分布的首阶修正与布朗动力学模拟在两种类型的约束和广泛的Péclet数范围内吻合得很好。
2010-05-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Cover time statistics of one-dimensional Brownian motion under stochastic resetting
Amity University Kolkata（加尔各答阿米蒂大学）；Raman Research Institute, Bengaluru 560080, India（班加罗尔拉曼研究所）
研究随机重置对一维布朗运动覆盖时间统计的影响，发现平均覆盖时间随重置率非单调变化，存在最优重置率，并推导了覆盖时间分布的精确解析表达式。
2026-05-29 cond-mat.stat-mech
Quantitative measurement of fluid inertial effects in confined Brownian motion
Univ. Bordeaux, CNRS, LOMA, UMR 5798（波尔多大学）；Dpto. Física Teórica de la Materia Condensada, Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学凝聚态理论物理系）；Condensed Matter Physics Center, IFIMAC, Spain（IFIMAC凝聚态物理中心）；Mechanics Department, Ecole Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院高等学院力学系）
通过热胶体探针原子力显微镜实验、数值模拟和理论，定量分离了强受限下布朗粒子所受附加质量力和历史力，建立了界面润滑区布朗运动的完整图像。
2026-10-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Statistics of the maximum and the convex hull of a Brownian motion in confined geometries
本文研究了具有反射边界的$d$维球中扩散系数为$D$的布朗粒子.我们研究了粒子在时间$t$时沿$x$ -方向的轨迹的最大值$M_x(t)$。对于$t\to \infty$，在长时间限制下，最大值收敛于球的半径$M_x(t) \to R$。我们调查如何接近这个极限，并获得一个精确的解析表达式的波动$Δ(t) = [R-M_x(t)]/R$的分布在所有尺寸的大$t$的极限。我们发现，分布的$Δ(t)$表现出丰富多样的行为，这取决于尺寸$d$。这些结果是通过建立这个问题和窄逃逸时间问题之间的联系而得到的。我们应用我们的结果在$d=2$中研究粒子在半径为$R$的具有反射边界的圆盘中的轨迹的凸包。我们发现，平均周长$\langle L(t)\rangle$的凸包表现出一个缓慢的收敛到周长的圆$2πR$与拉伸指数衰减$2πR-\langle L(t)\rangle \propto \sqrt{R}(Dt)^{1/4} \,e^{-2\sqrt{2Dt}/R}$。最后，我们将我们的结果推广到其他限制的几何形状，如椭圆反射边界。我们的结果得到了全面的数值模拟的证实。
2021-12-10 cond-mat.stat-mech math.PR
First-passage time distribution of a Brownian particle harmonically confined in a viscoelastic bath
Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理研究所）
利用广义朗之万方程推导了谐波约束布朗粒子在粘弹性浴中首通时间概率密度的一般表达式，并通过光学陷阱实验在粘弹性聚合物、胶束溶液及粘性介质中验证了理论，发现粘弹性浴中平均首通时间可超过相同零剪切粘度的粘性介质。
2026-05-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Barrierless reaction kinetics : Inertial effect on different distribution functions of relevant Brownian functionals
我们调查的影响，惰性的解决方案中的无势垒电子反应的建议和检查不同的概率分布函数（PDF）的相关布朗泛函的寿命和反应的过程。在欠阻尼区，溶液中的无活化电子反应可以用带惯性项的自由布朗运动来模拟。在这种情况下，我们提出了几个重要的分布函数，可以表征反应动力学。布朗泛函在各个领域都有着广阔的应用前景，但其研究大多局限于过阻尼情形。据我们所知，我们第一次尝试将非常重要的惯性效应的研究与布朗泛函的欠阻尼布朗运动与时间相关的漂移和扩散系数使用著名的向后Fokker-Planck和路径分解方法。我们探讨了不同PDF的非平凡标度行为，并明确计算了临界指数与时间的渐近极限。
2017-01-12 cond-mat.stat-mech
Theory of relaxation dynamics for anomalous diffusion processes in harmonic potential
光镊装置常被用来探测单个示踪粒子的运动，这促进了对简谐势中一般过程弛豫动力学的研究。我们揭示了系综和时间平均均方位移的封闭过程的速度关联函数$C(t,t+τ)$的原始过程的依赖性。利用小$τ$和大$τ$的两种不同的$C(t,t+τ)$标度形式，可以立即得到稳态值和弛豫行为。所得结果对大量的反常扩散过程，包括分数阶布朗运动，标度布朗运动，以及具有不同运行时间分布指数的多尺度Lévy行走都是有效的.
2019-07-04 cond-mat.stat-mech
Fractional Brownian motion in a finite interval: correlations effect depletion or accretion zones of particles near boundaries
分数布朗运动是一种具有平稳、长时间相关增量的高斯随机过程，经常用于模拟异常扩散过程。研究了有限区间上具有反射边界条件的分数阶布朗运动。这种反射分数布朗运动的概率密度函数在长时间收敛到一个固定的分布，显示出明显的偏差，从完全平坦的分布的振幅$1/L$在一个区间的长度$L$发现反射正常布朗运动。而对于超扩散，对应于均方位移$\langle X^2(t)\rangle\simeq t^α$与$1<α<2$，概率密度函数在区间的中心降低，并向边界上升，对于次扩散（$0<α<1$），这种行为是相反的，粒子密度耗尽接近边界。在这些情况下的均方位移在长时间收敛到一个稳定的值，这是显着的，单调增加的异常扩散指数$α$。我们的先验的令人惊讶的结果可能有有趣的后果，分数布朗运动的应用程序，如分子或示踪剂扩散的活生物细胞或细胞器的密闭，或其他粘弹性环境，如在微流体室中的稠密液体的过程。
2019-03-21 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Flow-induced currents in nanotubes: a Brownian dynamics approach
最近的实验[Science { \bf 299}，1042（2003）]报道了浸没在流动流体中的碳纳米管显示出电流和电压，受此启发，我们在与通道接触的宽腔室中施加在类似但较慢的颗粒上的流场的存在下，数值研究了通道中布朗颗粒集合的行为。对于一个合适的范围内的剪切速率，我们发现，流场诱导的单向漂移的受限颗粒，并为较窄的通道更强。平均漂移速度最初随着剪切速率的增加而上升，然后显示出一段时间的饱和，此后开始下降，与最近基于布朗阻力和“抓地力损失”的理论研究[Phys. Rev. B { \bf 70}，205423（2004）]定性一致。有趣的是，如果物种间相互作用的符号是反向的，诱导漂移的方向保持不变，但发生抓地力损失的流速较低，波动水平较高。
2005-05-01 cond-mat.stat-mech
Autonomous Brownian motor driven by nonadiabatic variation of internal parameters
我们讨论了一个自主电机的基础上驱动的布朗粒子从热平衡周期性的内部电位的时间变化，通过该粒子与周围的热浴分子相互作用。我们证明了这样的电机的线性响应制度的情况下：平均驱动力和漂移速度被证明是二次的频率和幅度的变化。绝热近似（无限慢的变化）和领先的修正（线性变化的频率）都导致零点漂移，不足以描述电机的操作。
2015-01-26 cond-mat.stat-mech
Mean-squared displacement and variance for confined Brownian motion
Fujian Agriculture and Forestry University（福建农林大学）；Zaozhuang University（枣庄学院）
本文针对受限布朗运动的中间受限区域，通过处理带Dirichlet边界的Fokker-Planck方程，结合Euler-Maclaurin近似等方法定量求解了不同维度受限系统的均方位移与位置方差，其结果与微纳系统实验和模拟一致。
2026-08-17 cond-mat.stat-mech
Quantum Brownian motion under rapid periodic forcing
本文研究了受限量子布朗粒子在一个与空间相关的、快速振荡的时间周期力作用下的稳态行为。在驱动期间，对于主导阶，振荡力的结果是具有量子耗散贡献的有效静电势$V_{QD}$，这增加了经典结果。这是使用浴振荡器的相干态表示。$V_{QD}$是在欧姆耗散浴的情况下精确评估的。对于阻尼的中间值，它是最强的，在那里它可以有明显的效果。
2009-04-01 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Diffusion in confined geometries
颗粒或更一般地说，小物体的扩散传输是物理和化学反应系统的普遍特征。在包含限制壁或收缩的配置中，传输由抖动对象的波动统计和其动力学可用的相空间控制。因此，在宏观和纳米尺度上的输运研究必须解决布朗运动和熵效应。通过这次调查，我们报告的随机运输发生在不同的截面的微尺寸的几何形状或在狭窄的通道，其中的扩散粒子被阻止通过对方（单列扩散）的理论和数值研究的最新进展。对于在静态悬浮介质中进行偏置扩散的颗粒，由封闭的几何形状包围，运输表现出有趣的功能，如（i）随着温度的升高，非线性迁移率降低，或者，（ii）一个广泛的过剩峰的有效扩散以上的自由扩散限制。这些矛盾的方面可以理解的熵的贡献，从相空间中的限制动力学。此外，如果悬浮介质受到外部的、与时间相关的力，扩散的布朗粒子的整流或分离成为可能。同样地，在非常窄的空间调制通道中的扩散通过接触粒子-粒子相互作用而被修改，这引起异常子扩散。驱动单个文件的有效子扩散常数也发展出作为限制耦合常数的函数的共振状结构。
2008-08-18 cond-mat.stat-mech
Non-stationary Statistics and Energetics of Brownian Motion under Stochastic Harmonic Confinement
Institut für Physik und Astronomie, Technische Universität Berlin（柏林工业大学物理与天文学研究所）
本文研究谐波陷阱中布朗粒子在刚度随机波动下的非平稳统计与能量学，推导了位置矩、平均功和热交换的精确表达式，并用数值模拟验证。
2026-09-29 cond-mat.stat-mech
Virial pressure in systems of active Brownian particles
本文通过理论推导与模拟研究了球形活性布朗粒子（ABP）悬浮液的压强，利用维里定理得出包含理想气体压强、游动压强和粒子间作用力的压强表达式，并发现受限系统压强依赖壁面作用，而周期性边界系统中压强-浓度依赖性随活性增强呈非单调变化并引发相变。
2015-06-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Extracting work from a single heat bath - A case study on Brownian particle under external magnetic field in presence of information
通过对系统进行测量并利用所获取的信息，可以从单个浴槽中提取超出第二定律设定的极限的功。作为一个例子，我们研究了在有磁场存在的情况下，被限制在二维简谐势阱中的布朗粒子，其位置坐标被有限精度地测量。在这项研究中研究了两种不同的情况-（A）移动势的中心和（B）改变势的刚度。在这两种情况下，显式地计算了在有限时间过程中极值化工作的最优协议。对于情况A，我们表明，即使最佳的协议取决于磁场，令人惊讶的是，提取的工作是独立的字段。对于情况B，最佳方案和提取的功都取决于磁场。然而，磁场的存在总是减少功的提取。
2014-05-06 cond-mat.stat-mech
Transport of Finite Size Self-Propelled Particles Confined in a 2D Zigzag Channel with Gaussian Colored Noise
研究了二维锯齿形通道中有限尺寸自推进布朗粒子在色噪声作用下的定向输运。噪声（平行于x轴和y轴的噪声）、非对称性参数Δk、颗粒半径与瓶颈半宽之比f、自推进速度v0对颗粒有共同的影响。自推进粒子的平均速度与被动粒子有显著的不同。随着自推进速度v0的增加，平均速度表现出复杂的行为
2020-03-27 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Kinetic temperature and pressure of an active Tonks gas
通过计算机模拟与解析理论，研究一维活性Tonks气体，引入动理温度推导出压强解析式，澄清了异常聚集无相变的反常行为，并揭示了动理温度与泳压间适用于高维的关联。
2024-01-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of a Brownian circle swimmer
当自推进粒子的驱动力与其传播方向不一致时，自推进粒子沿圆周运动而不是沿直线运动。例子包括受限的细菌和精子，催化驱动的纳米棒，活性，各向异性的胶体颗粒和振动颗粒。利用非哈密顿速率理论和计算机模拟，我们研究了封闭通道中布朗“圆泳者”的运动。滑动模式靠近墙壁导致一个巨大的加速度相比，散装运动，这可以进一步提高了一个最佳的有效扭矩-力比。
2008-08-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Time correlations and persistence probability of a Brownian particle in a shear flow
本文给出了简单剪切流中自由布朗粒子和受简谐约束的布朗粒子的两次关联函数的结果。对于一个自由布朗粒子，沿剪切方向的运动表现出两种不同的动力学，与均方位移扩散在短期内，而在后期的时间尺度为$t^3$。相比之下，互相关$\la x(t) y(t) \ra $对于所有时间均二次缩放。在谐波捕获的布朗粒子的情况下，均方位移表现出由约束和剪切的强度确定的平台。此外，分析扩展到布朗粒子链通过谐波和弯曲势相互作用。最后，从两个时间的关联函数构造持续概率。
2012-09-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Response of active Brownian particles to shear flow
研究了在外势场中相互作用的活性布朗粒子对简单剪切流的线性响应。使用路径积分的方法，我们推导出的线性响应的任何状态可观察到启动剪切的关联函数在未扰动系统中评估。对于在交换$x$和$y$坐标下对称的系统和可观测量，响应公式可以大大简化为在相应的关联函数中仅包含状态变量的形式（与还包含时间导数的通用公式相比）。通常，剪切通过平移以及旋转平流耦合到粒子，但是在上述$xy$对称的情况下，在线性区域中仅平移平流是相关的。我们应用的响应公式解析在可解的情况下，在一个特定的设置数值。特别是，我们研究了剪切流对相互作用中的$N$受限活性颗粒的形态和应力的影响，我们发现活性以及额外的对齐相互作用通常会增加响应。
2019-04-11 cond-mat.stat-mech
Relaxation of the thermal Casimir force between net neutral plates containing Brownian charges
我们调查的动态热Casimir板之间的相互作用描述在一个活的导体模型，嵌入移动的阴离子和阳离子，其密度场服从随机偏微分方程，可以从Langevin方程的单个粒子。该模型描述的热卡西米尔相互作用的方式相同的波动偶极子模型描述范德华相互作用。该模型在Debye-Hückel近似下解析求解。我们确定了几个限制动力学制度的热卡西米尔相互作用的时间依赖性可以得到明确的。最值得注意的是，我们发现了一个政权与扩散缩放，即使电荷被限制在板，并没有扩散到干预空间，这使得扩散缩放难以预料，相当意外的物理基础。
2014-03-27 cond-mat.stat-mech
On the velocity autocorrelation function of a Brownian particle
研究了不可压缩流体中布朗运动的记忆效应。推理是基于Mori-Zwanzig形式主义和朗之万力作为一个有效的和布朗粒子之间的碰撞的结果的一个新的配方。从而得到了有限色散的随机力自相关函数和相应的布朗粒子速度自相关函数。
2014-11-09 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Entropic Ratchet transport of interacting active Brownian particles
相互作用的主动（自推进）布朗粒子的定向运输的数值研究在受限的几何形状（熵障碍）。自推进速度可以打破物质平衡，诱导定向输运。发现活性粒子之间的相互作用对棘轮输运有很大的影响。对于吸引粒子，随着相互作用强度的增加，平均速度先减小到最小值，然后增大，最后减小到零。对于排斥粒子，当相互作用很弱时，存在一个临界相互作用，在该临界相互作用下，粒子的平均速度最小，几乎趋于零;而对于强相互作用，粒子的平均速度与相互作用无关。
2015-05-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A note on confined diffusion
研究了有限区域内布朗粒子的随机运动。相当一般地，相关的统计性质涉及无穷级数，其系数与扩散算子的本征值有关。不幸的是，后者取决于空间维数和域的特定形状，并且在大多数情况下无法获得解析表达式。在这篇文章中，它表明，在某些情况下，该系列可以完全总结。对限制在圆形域的2D扩散和球体内的3D扩散进行显式计算。在这两种情况下，均方位移的短时行为得到。
2006-04-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Long Time Tails in Quantum Brownian Motion of a charged particle in a magnetic field
本文从量子朗之万方程出发，分析了在有磁场存在的简谐势中带电量子布朗粒子的长时间尾。分析了位置自相关函数、位置-速度关联函数和速度自相关函数中的长时间拖尾。我们研究这些相关性的布朗粒子耦合到欧姆和Drude浴，通过位置坐标耦合。在有限的温度下，我们注意到一个交叉从幂律指数衰减行为周围的热时间尺度\frac{\hbar}{K_B T}。我们分析了如何出现的回旋频率在我们的研究中的带电量子布朗粒子的影响的行为的长时间尾巴，并将其与中性量子布朗粒子的情况下。
2022-01-24 cond-mat.stat-mech
Velocity and force autocorrelations in Brownian dynamics with a Lorentz force
University of Augsburg（奥格斯堡大学）；Leibniz-Institute for Polymer Research（莱布尼茨聚合物研究所）
推导了外磁场中布朗粒子速度与力自相关张量的一般关系，并在过阻尼极限下简化，发现速度自相关张量的自扩散部分与力自相关张量的反对称部分耦合，耦合强度由回旋频率与热化率之比决定。
2026-07-03 cond-mat.stat-mech
Active Brownian Particles Escaping a Channel in Single File
活动粒子可能恰好被限制在非常狭窄的通道中，以至于它们不能相互超越（单列条件）。这种有趣的情况揭示了由于集体重排中产生的强粒子间相关性而产生的非平凡的物理特征。我们考虑一个极小模型的主动布朗粒子的目的是研究的活动介绍的经典（被动）单文件图片的修改。根据它们的运动是由平移还是旋转扩散主导，我们发现单个文件中的主动布朗粒子可以排列成连续合并和分裂的簇（{ \it主动簇}）或仅仅再现被动运动范例。我们表明，活动传达给自推进粒子的一个战略优势，侵入狭窄的通道对外部偏见（例如，引力场）。
2014-11-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tempered fractional Brownian motion on finite intervals
在许多复杂系统中，扩散输运的特征是短时间内的反常扩散和长时间内的正常扩散之间的交叉。这种行为可以通过切断（回火）超过介观相关时间的分数布朗运动的增量之间的幂律相关性来数学建模。在这里，我们研究这样的回火分数布朗运动限制在一个有限的区间反射墙。具体来说，我们探讨了如何回火的长时间的相关性影响强的积累和消耗的粒子附近的反射边界最近发现的未回火分数布朗运动。我们发现，指数回火引入了一个特征尺寸的积累和耗尽区，但不影响的概率密度的函数形式靠近墙壁。相比之下，幂律回火导致更复杂的行为，不同的superdiffusive和subdiffusive的情况下。
2021-10-14 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Mean first-passage time of an anisotropic diffusive searcher
考虑了一个各向异性针状布朗粒子，它具有限制在$2D$区域内的双对称性。对于这个系统，平移扩散和转动扩散的耦合使得粒子位置的过程${\bf x} (t)$为非马尔可夫过程。使用缩放参数，高斯近似和数值方法，我们确定的平均第一次通过时间$\langle\mathbf{T}\rangle$的粒子的半径$a$的目标，并显示特别是$\langle\mathbf{T}\rangle \sim a^{-1/2}$为$a\to 0$，在对比的情况下得到的各向同性$2D$布朗粒子的经典对数发散。
2017-02-01 cond-mat.stat-mech
Single Particle Brownian Motion with Solid Friction
本文研究固体颗粒在振动固体表面上的布朗动力学。唯象地，两个固体表面之间的相互作用由固体摩擦来模拟，并且高斯白噪声模拟固体表面的振动。固体摩擦力与相对速度的符号成正比。我们推导出Fokker-Planck（FP）方程的时间依赖的概率分布，以找到在给定位置的粒子。我们解析计算稳态速度分布函数，均方速度和扩散系数在$d$维。我们提出了一种计算$d$维自相关的通用方法。这导致在一个维度中的稳态速度自相关的精确评估。在更高的维度，我们的确切的一般表达式，使分析评估的自相关的任何所需的近似。我们提出了近似的解析表达式在二维和三维。接下来，我们数值计算均方速度和稳态速度自相关函数高达$d=3$。我们的数值结果与解析结果吻合得很好。
2017-06-11 cond-mat.stat-mech
Exactly solvable model of a passive Brownian heat engine and its comparison with active engines
我们使用不同的单粒子随机模型对被动和主动微型热机进行了广泛的分析。利用随机热力学，我们计算了被动和主动布朗热机的热力学功，热量，熵产生和效率的解析以及数值和比较他们。我们运行的热机的协议，平均热力学量计算精确的任意周期时间。我们还讨论了组的协议，可以做精确的非准静态计算，完全在被动发动机的情况下，部分在主动发动机。我们得到详细的非准静态（即强大的）单粒子微型热机的热力学。结果的准静态（即零功率）极限是通过长（无限）周期时间获得的。我们还研究了被动和主动发动机中受限粒子的位置分布。我们比较他们的特性的参数，测量在粒子的位置（由于主动噪声）和谐波约束的主动持久性之间的竞争。我们还计算了多余的峰度，以衡量这些分布的非高斯性。我们的分析表明，这种热机的效率可以提高或降低，这取决于模型中存在的活动。
2022-06-19 cond-mat.stat-mech
Stochastic Thermodynamics of Brownian motion in Temperature Gradient
本文构建了温度梯度下布朗粒子的过阻尼随机热力学理论，推导了超额熵产生、Clausius 不等式和瞬态涨落定理，并通过分子动力学模拟验证了涨落定理在欠阻尼区域依然成立。
2024-02-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
First-passage and extreme value statistics for overdamped Brownian motion in a linear potential
本文研究线性势中过阻尼布朗运动的首次通过与最大位移统计，解析得到平均首次通过时间和达到最大位移平均时间各自关于势强度的非单调最优值，并经数值模拟验证。
2025-06-16 cond-mat.stat-mech
Quadrupolar gyration of a Brownian particle in a confining ring
本文提出最小理论模型，揭示限制在环形陷阱中的被动布朗粒子在正交热浴各向异性热涨落驱动下，打破细致平衡形成四极涡旋稳态，为最小被动系统的非平衡现象提供标志。
2025-08-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.app-ph
Nonequilibrium statistical mechanics of swarms of driven particles
作为细胞和有机体集体运动的一个粗略模型，我们在这里发展了自推进粒子群的统计力学。我们的方法与最近发展的主动布朗运动理论和正则耗散系统理论密切相关。研究了群体在外场中的自由运动和运动。简要地情况下的粒子被限制在一个环和相互作用的排斥力进行了研究。在更详细的研究中，我们调查的Morse型吸引力的自约束。我们从N = 2开始，讨论吸引子和分布函数，然后讨论N > 2的情况。对主动布朗粒子群与Morse力相互作用的几种动力学模式进行了模拟。特别是我们研究的旋转，漂移，波动的形状和团簇形成。
2003-07-11 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Active Brownian Equation of State: Metastability and Phase Coexistence
作为自推进和排斥体积相互作用之间的竞争的结果，纯排斥的自推进球形颗粒经历运动诱导相分离（MIPS）。我们进行了系统的计算研究，考虑到几个相互作用的潜力，系统限制硬墙或周期性的边界条件，和不同的初始协议。这种方法使我们能够确定，尽管其非平衡性质，活性布朗粒子（ABP）的状态方程跨越MIPS验证一阶液-气相变的特性，这意味着，一旦成核障碍已被克服，在相反的情况下，在过渡周围的滞后，只要系统保持在亚稳区的共存相的压力相等。我们的研究结果表明，ABPs的状态方程定量地解释了它们的相行为，提供了坚实的基础来描述MIPS作为一个平衡的相变。
2017-03-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Short-time diffusion behavior of Brownian particles in confining potentials
研究了布朗粒子在受限空间中的扩散行为，当位移明显小于受限尺寸时。约束，类似于多孔固体的结构，建模使用空间变化的势场与无限大的潜力代表固体部分和零电位在空隙空间。在它们之间，施加了模仿示踪剂分子与孔壁的相互作用势的平滑瞬态。描述示踪剂颗粒在由此产生的力场中的扩散的相应Smoluchowski方程在允许一般分析解的某些近似下求解。与时间相关的扩散系数得到的同意与较早获得的Fick的扩散方程，但与不同的数值常数。Smoluchowski方程与选定的相互作用势的数值解被用来澄清这种差异的起源。建立了这两种方法得到的解收敛的条件。
2016-11-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Virial stress in systems of active Brownian particles in the presence of translational and rotational inertia
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究所）；Institute for Advanced Simulation, Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心先进模拟研究所）
通过拉格朗日方程推导了含平动和转动惯性的活性布朗粒子系统的应力张量，发现周期系统状态方程依赖于惯性，而壁面约束导致极化增强和状态方程失效，但体相局部应力与周期系统一致，且泳动应力不包含在局部应力张量中。
2026-06-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Interplay of quenching temperature and drift in Brownian dynamics
本研究解析和数值研究了理想布朗粒子在温度与外力同时淬火后的非平衡动力学，发现漂移导致两壁压力不对称，一壁出现超调，且壁间有效力由排斥转为吸引，对软物质和半导体载流子有潜在应用。
2019-12-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics in inhomogeneous liquids and glasses via the test particle limit
我们表明，一个可以查看一个简单的流体的自和独特的一部分的van Hove动态关联函数作为单体的密度分布的二元混合物，根据动态密度泛函理论的时间演变。对于软核布朗粒子的测试情况下，该理论产生的范霍夫函数，同意定量与我们的布朗动力学计算机模拟的结果。在足够高的密度的自由能景观的动力学表现出的障碍作为一个函数的平均粒子位移，脱落的玻璃形成的性质新的光。对于硬球限制在平行的平面壁之间的势垒高度振荡的局部密度同相，这意味着层之间的流动性是最大的，这应该是实验上观察到的限制胶体分散体。
2006-09-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
