Trapping of active Brownian and run-and-tumble particles: a first-passage time approach
我们采用首次通过时间方法研究了活性粒子与平坦边界碰撞所引起的捕获时间的统计特性。精确计算了活跃布朗粒子和翻滚粒子的角首次通过时间分布和平均首次通过时间，并对结果进行了比较。理论预测与Langevin模拟非常一致。我们的研究结果进一步阐明了具有不同动力学的活性粒子在本体中可能是等效的，但在边界或障碍物附近表现不同。
2022-08-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hard discs under steady shear: comparison of Brownian dynamics simulations and mode coupling theory
本文用布朗动力学方法模拟了双分散硬盘在给定的稳态均匀剪切流中的二维运动。剪切熔融玻璃的固定结构功能和应力进行了定量比较，通过瞬态框架内的集成使用模式耦合理论的单分散硬盘的无参数数值计算。理论定性地解释了屈服玻璃的性质，但定量地高估了剪切驱动应力和结构各向异性。
2010-01-19 cond-mat.other cond-mat.soft
Active Brownian particles can mimic the pattern of the substrate
该研究通过二维模拟发现，活性布朗粒子在活性空间分布非均匀的基底上会形成与基底图案一致的稳态密度、极化与通量分布，从而实现对基底非均匀性的模拟。
2023-10-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fractional Brownian Gyrator
本文利用分数布朗陀螺仪这一最小模型，研究长程相关噪声驱动下非平衡稳态的性质，解析计算了概率密度、概率流和角速度等特征，揭示了噪声各向异性导致持续旋转的机制。
2022-04-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Correlations in multithermostat Brownian systems with Lorentz force
研究了布朗粒子在外加磁场作用下受洛伦兹力的运动。粒子的每个空间自由度都与不同的恒温器耦合。我们发现，磁场的结果在不同的速度分量之间的相关性在定态。积分速度自相关矩阵，我们得到的扩散矩阵，进入福克-普朗克方程的概率密度。扩散矩阵的特征向量不与温度轴对齐。因此，布朗粒子执行空间相关扩散。我们进一步表明，在各向同性的约束势的存在下，一个不寻常的，磁通自由的稳定状态出现，其特征在于由一个非玻尔兹曼密度分布，它可以通过扭转磁场旋转。我们的系统的非平凡的稳态性质的结果从洛伦兹力诱导的空间自由度的耦合，不再存在于对应于一个单一的温度系统的平衡。
2020-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Steady state particle distribution of a dilute sedimenting suspension
研究了非布朗悬浮硬颗粒的沉降问题。结果表明，在低浓度的限制，两个粒子的分布函数，确保有限的粒子关联长度可以找到并明确计算。计算了沉降系数。并与实验结果进行了比较。
2005-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Steady-State Lévy Flights in a Confined Domain
本文导出了与任意加性白噪声驱动的朗之万方程相关联的广义Fokker-Planck方程。我们应用我们的结果来研究无限深势阱中对称和非对称Lévy飞行的分布。导出了Lévy飞行的分数阶Fokker-Planck方程，并在定常状态下解析求解。它表明，Lévy航班分布根据贝塔分布，其概率密度变得奇异的边界处的好。阐明了非平衡系统边界附近飞行物体优先集中的起源。
2008-06-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Run-and-tumble particles, telegrapher's equation and absorption problems with partially reflecting boundaries
在一维空间中，考虑部分反射边界条件，分析了由电报员方程描述的自由落体粒子的吸收问题。给出了拉普拉斯域中的概率分布函数和平均吸收时间的精确表达式，讨论了一些有趣的极限（布朗极限和波极限，大体积极限）和不同的情况下研究（半无限段，相等和对称边界，完全/部分反射边界）。
2016-01-19 cond-mat.soft 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
Active Brownian particle under stochastic position and orientation resetting in a harmonic trap
该研究针对二维谐振势阱中受随机位置和取向重置的活性布朗粒子（ABP），采用基于福克-普朗克的更新方法推导精确矩并与模拟对比，分析超额峰度揭示动力学交叉，量化了稳态相图。
2025-01-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic and Brownian Fluctuations in Sedimenting Suspensions
我们使用一个介观计算机模拟的方法来研究之间的相互作用的流体动力学和布朗波动的硬球颗粒的Peclet数（Pe）范围从0.1到15的稳态沉降。即使当流体动力相互作用是一个数量级弱于布朗力，它们仍然诱导回流效应，占主导地位的平均沉降速度的减少，增加颗粒堆积分数。另一方面，当Pe > 1时，流速脉动开始表现出非平衡流体动力学特征
2004-11-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-negative Interfacial Tension in Phase-Separated Active Brownian Particles
本文提出了活性布朗粒子气液自由界面非平衡界面张力$γ_{\rm gl}$的微观理论。基本的平方梯度处理和分裂的力平衡的流量和结构的贡献是一般的，适用于非均匀的非平衡稳态。我们发现$γ_{\rm gl}\geq 0$，它反对Bialké等人的主张[Phys. Rev. Lett. $\bf{115}$，098301（2015）]，并提供了在主动布朗动力学多体模拟中广泛观察到的界面稳定性的理论依据。
2020-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Close encounters of the sticky kind: Brownian motion at absorbing boundaries
本文构建了一维粘性布朗运动接触式模型，计算了粒子位置和占用时间的联合概率密度，以首次跨越随机阈值的占用时间定义吸收事件，并揭示了粘性RTP扩散极限与粘性BM的映射关系。
2023-02-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math.PR
AOUP in the presence of Brownian noise: a perturbative approach
通过在小的持续时间限制下工作，我们确定了一个活跃的奥恩斯坦乌伦贝克粒子（AOUP）的稳态分布，除了自我推进，高斯白噪声模拟浴在温度T。这使我们能够推导出三个量的解析公式：一个封闭的粒子的空间密度，电流引起的非对称周期性电位和熵产生率。这些公式解开了被动和主动噪声对AOUP稳态的各自作用，表明非平衡信号可以随着温度的变化而显示出令人惊讶的行为。事实上，根据粒子演化的势，电流和熵产生率都可以是T的非单调函数。后者甚至可以在高温下发散足够陡峭的限制电位。因此，取决于上下文，切换平移扩散可以驱使粒子更接近或更远离平衡。然后，我们探测的有效性范围内，我们的定量推导的数值模拟。最后，我们解释了如何在这里提出的方法来处理微扰的奥恩斯坦乌伦贝克（Uhlenbeck）噪声可以进一步推广超越布朗的情况。
2021-03-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Steering chiral active Brownian motion via stochastic position-orientation resetting
University of Vermont（佛蒙特大学）
通过随机位置-取向重置调控手性主动布朗粒子的运动，实现可调动态和传输模式转变。
2025-12-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A mode coupling theory for Brownian particles in homogeneous steady shear flow
提出了一种计算定常剪切下相互作用布朗粒子一般性质的微观方法。我们从精确表达式剪切相关的稳态平均值，如相关性和结构函数，广义格林-久保关系的形式。对于这些，我们应用近似的启发模式耦合理论（MCT）的静态系统，访问稳态性能的整合后，通过启动稳态剪切的瞬态动力学。精确的运动方程，与记忆效应，所需的瞬态密度关联函数推导出接下来，这些也可以近似内的MCT类方法。这导致在封闭的方程的非平衡静态剪切致密胶体分散体，与平衡结构因子的非剪切系统作为唯一的输入。在三维中，这些方程目前需要在数值解之前进一步近似。然而，一些普遍的方面可以准确地分析，包括不连续的屈服应力在理想的玻璃化转变预测的MCT。使用这些方法，我们还讨论了扭曲的微观结构的剪切硬球胶体附近的玻璃化转变，并考虑这与剪切应力。然后近似的定态周围的随时间变化的波动，并从实验和模拟的数据进行比较，产生玻璃态的反射器服从“时间剪切叠加”的原则。这里介绍的工作充分发展了一种方法，首先概述了以前（M。Fuchs和M. E. Cates，Phys. Rev. Lett. 89，248304，（2002）），同时在所使用的模式耦合近似的选择中结合了来自该工作的显著技术变化，讨论了其优点。
2009-03-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Brownian Vortexes
在静态但非保守力场中，一个粒子在一个稳定的力学平衡点周围扩散，进入一个以概率通量循环为特征的稳定状态。在这样一个布朗涡旋的环流是不是简单的决定性的响应螺线管组件的力量，而是反映了力驱动的概率流和扩散之间的相互作用。作为这类以前未被认识到的随机热机的一个例子，我们考虑稳定地捕获在传统光镊中的胶体球。粒子的布朗涨落不是与周围的热浴达到热力学平衡，而是偏向于一个环形的滚动。我们从理论上和实验上证明，在这种实际实现的布朗涡的环流可以进行通量反转。
2009-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Brownian particle in harmonic trap: exact computation of moments, and re-entrant transition
考虑了存在平移扩散的$d$维谐振阱中的布朗粒子。虽然福克-普朗克方程不能在一般情况下解决，以获得一个封闭的形式解决方案的联合分布的位置和方向，正如我们所示，它可以用来评估的确切时间依赖性的所有时刻，使用拉普拉斯变换的方法。我们提出了明确的计算几个这样的时刻在任意时间和它们的演化到稳态。特别是，我们计算的位移的峰度，一个数量，它清楚地显示了从平衡高斯形式的活性稳态特性的差异。我们发现，它增加与活动的渐近饱和，但随着陷阱刚度的非单调变化，从而捕捉到最近观察到的主动到被动再入行为。
2020-12-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Perspective on "Active Brownian Particles Moving in a Random Lorentz Gas"
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
研究比较了活性粒子与布朗粒子在随机障碍物中的运动行为，发现活性粒子在特定条件下表现出更快的稳态达到和更低的有效扩散率。
2026-03-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tuning Steady Shear Rheology through Active Dopants
本研究通过数值模拟发现，少量活性掺杂剂即可高效引发流体化，且活性能量（掺杂比例乘推进速度平方）控制稳态剪切流变与玻璃化转变，为软材料力学性能微调提供定量策略。
2025-10-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anisotropic Brownian particles under resetting
本文解析研究了二维各向异性布朗粒子在不同随机重置方案下的动力学，发现取向重置可使各向异性持续到长时间，并揭示平动-转动耦合与重置结合产生的独特稳态行为，对非对称胶体控制具有应用价值。
2024-06-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interplay between timescales governs the residual activity of a harmonically bound active Brownian particle
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
该研究通过实验、模拟和解析计算，揭示谐势束缚活性布朗粒子的稳态分布交叉由persistence时间与平衡时间的比值决定，而非推进速度，明确了时间尺度相互作用对其剩余活性的调控机制。
2026-08-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Experimental Accessibility of Generalized Fluctuation-Dissipation Relations for Nonequilibrium Steady States
本文从实验上研究了布朗粒子进入非平衡稳态的涨落耗散定理。我们验证了两个不同的理论变体的广义波动耗散定理。此外，我们表明，变量的选择至关重要的影响，确定从稳态非平衡波动的非平衡响应的准确性。
2010-09-20 cond-mat.soft
Unsteady flow and particle migration in dense, non-Brownian suspensions
我们目前的实验结果致密的玉米淀粉悬浮液的例子，非布朗，近硬的颗粒，经历连续和不连续的剪切增稠（CST和DST）在中间和高密度分别。我们的研究结果提供了强有力的支持，最近的理论，涉及一个应力依赖的有效接触摩擦颗粒之间。然而，我们表明，在DST制度，理论可能会导致一个预期的稳态剪切带沿涡轴分层取向，真正的流动是不稳定的。为了解释这一点，我们认为，稳态带一般排除的要求，硬的非布朗粒子，溶剂压力和正常的正常分量的颗粒应力必须分别平衡带之间的界面。（否则，就会出现不平衡的移民流动。）然而，长寿命的瞬态剪切带仍然是可能的。
2016-05-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Exact moments and re-entrant transitions in the inertial dynamics of active Brownian particles
本研究针对自由惯性活性布朗粒子的动力学问题，采用拉普拉斯变换得到任意维度下所有动力学矩的精确时间演化，揭示了惯性的影响及稳态速度分布的重入交叉行为，构建了相图且方法可推广至其他活性粒子体系。
2023-12-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Effects of chain resolution on the configurational and rheological predictions from Brownian dynamics simulations of an isolated polymer chain in flow
一个聚合物链的合理准确的表示是由珠子连接杆，或刚性，不可伸展的弹簧，模仿一个单一的库恩步骤。由于计算成本高，在典型应用中使用粗粒度珠弹簧模型，其中每个弹簧都应该替换几个库恩步骤。早期的调查表明，BD模拟预测的稳态在不同的流量，这些不同层次的离散化，在很大程度上是定性相似的。然而，即使对于稳态，也存在细微的数量差异。在这项研究中，我们进行了详细的分析所产生的不同程度的链离散化的行为差异，范围从一个到几百个库恩步骤。我们比较了单链在单轴拉伸和稳态剪切流动中的瞬态和稳态的构型和流变性质。我们的分析突出的差异，特别是在应力和粘度值，在中间和高流速，珠杆和珠弹簧模型之间获得。这样一个透彻的理解有助于提供一个最好的可能珠弹簧表示的基础聚合物链在给定的应用程序的估计。此外，我们还研究了弹簧定律的崩溃极限，即弹簧可以忠实地模仿的最小库恩步骤数。
2022-08-08 cond-mat.soft
Anomalous diffusion from Brownian motion with random confinement
我们提出了一个模型的异常扩散的粒子进行均匀布朗运动，除了随机放置的反射边界的限制的合奏。对于幂律分布的隔间大小，我们计算的合奏平均均方位移的精确和渐近值，并发现它增加subdiffusively，无论是权力或时间的对数。数值模拟表明，位移的概率密度函数是非高斯的。我们讨论了单粒子跟踪实验的分析模型的相关性及其与其他来源的subdiffusion。特别是我们讨论了一个密切的联系与扩散的渗滤过程。
2015-06-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Striped Patterns in Radially Driven Suspensions with Open Boundaries
本文研究了径向驱动流体浸没粒子在一种新型的具有开放边界的Hele-Shaw盒中的运动。初始均匀的悬浮液在特定的水平振荡频率范围内和对于足够大的振幅形成条纹图案。我们观察到条纹的初始粗化动力学逐渐减慢，并且图案在几分钟后达到稳定状态。在稳定状态下，条纹之间的距离随着振荡幅度或频率的增加而呈现指数饱和增加。条纹宽度随频率呈幂律衰减，而其振幅随频率的变化服从对数函数。我们提出了一种机制-基于剪切应力，流体动力学相互作用和摩擦力之间的相互作用-将条纹的结构特征与振荡外部驱动器的属性联系起来。
2021-10-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Fluctuation dissipation relations in stationary states of interacting Brownian particles under shear
本文研究了在稳态剪切作用下胶体悬浮液玻璃化转变附近的涨落耗散定理。剪切破坏了多粒子Smoluchowski方程中的细致平衡，并给出了稳态响应函数，该响应函数在长时间内小于从平衡FDT估计的响应函数。在最后的剪切驱动的衰减，一个渐近常数的关系连接的响应和波动，恢复的形式的FDT，但是，一个不同的比例从平衡。
2009-03-03 cond-mat.soft
Active Brownian particles at interfaces: An effective equilibrium approach
一个简单的理论方法是用来研究活性胶体在自由界面和附近的排斥基板。我们采用动态密度泛函理论来确定有效平衡系统中的稳态密度分布[Farage等人，E，91（2015）042310]。除了已知的积累在表面上，我们预测润湿和干燥过渡在一个平坦的排斥壁和毛细冷凝和蒸发在狭缝孔。这些新现象与体相中的运动诱导相分离（MIPS）密切相关。
2017-02-02 cond-mat.soft
Dynamics of sedimenting active Brownian particles
本文研究了在重力和被动涨落作用下，一个主动布朗粒子在三维空间中沉降的随机动力学。我们提出了一个解析解的Fokker-Planck方程的随机过程，使我们能够描述动态的活性布朗粒子在三维空间。我们解决的时间演化的极化，极化和稳态的解决方案。我们还进行了布朗动力学模拟和研究粒子的活动对它们的集体运动的影响。这些结果与我们的模型定性一致。最后，我们将我们的结果与实验[J. Palacci \emph{et al.}，Phys. Rev. Lett. \textbf{105}，088304（2010）]，并且发现非常好的一致性。
2018-08-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
Shallow granular flows down flat frictional channels: steady flows and longitudinal vortices
在自然界和工业中，沿具有光滑边界的倾斜通道向下的颗粒流是常见的。然而，平坦边界的常见设置相对而言比凹凸边界的设置少得多，凹凸边界的设置被大多数实验和数值研究用来避免滑动效应。利用带侧壁的DEM数值模拟，定量地恢复了实验结果。在较大的角度，我们预测一个丰富的行为，包括颗粒对流和倒置的密度分布，这表明瑞利-贝纳德型的不稳定性。在许多方面，在平坦基底上的流动可以被看作是在由基底滚动层构成的有效凹凸基底上的流动，在该层上的覆盖层中给出Bagnold型剖面。我们已经以平均形式测试了简单的粘塑性流变模型（Nature 2006，vol 441，pp 727 -730）。单向流动和对流流动之间的过渡则明显地表现为本构关系中的不连续性。
2012-11-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Inertia suppresses signatures of activity of active Brownian particles in a harmonic potential
一个谐波捕获的活性布朗粒子表现出两种类型的位置分布-一个有一个单峰，另一个有一个单一的井-这意味着稳态动力学低和高活性，分别。向平移运动添加惯性保留了密度的这种严格的单峰/井分类，但改变了参数空间中状态之间的划分边界。我们在一个空间维度的动态使用静态福克-普朗克方程的状态空间的完整的联合分布的特点是这种转变。我们用摄动方法解析地导出了小转速下的局部结果，然后用数值方法将其推广到全局
2023-03-03 cond-mat.soft
Avalanche-like fluidization of a non-Brownian particle gel
我们报告的流化动力学的吸引力的凝胶组成的非布朗粒子由熔融二氧化硅胶体。广泛的流变学耦合到超声波测速仪，使我们能够表征全球应力响应连同剪切启动实验过程中的凝胶的局部动态。实际上，在通过预剪切再生后，凝胶在经受恒定剪切速率$\dot γ$之前在时间$t_w$期间老化。我们详细研究了$t_w$和$\dot γ$对流化动力学的影响，并建立了一个详细的凝胶响应剪切启动流的状态图。凝胶可以显示朝向完全流化的瞬态剪切带，或者稳态剪切带。在前一种情况下，我们揭示了渐进流化发生的连续步骤，出现在全球应力松弛信号的峰值。流动成像显示，剪切带长大到完全流化的材料由突然的雪崩状事件，沿涡度方向分布不均匀，并与在移动壁的滑移速度的大峰值。这些特征在$t_w$和$\dot γ$的大范围值上是稳健的，尽管流化情形的非常细节随$\dot γ$而变化。最后，临界剪切速率$\dot γ^*$，分离稳态剪切带从稳态均匀流依赖于剪切单元的宽度，并表现出非线性依赖于$t_w$。我们的工作带来了有价值的实验数据的瞬态流动的吸引力的分散体，突出了剪切，壁滑移和老化之间的微妙的相互作用，建模构成了一个重大的挑战，尚未得到满足。
2015-11-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A Biologically Inspired Ratchet Model of Two Coupled Brownian Motors
基于细胞骨架丝上双头分子马达的运动，提出了一个耦合布朗马达的棘轮模型。这种马达被建模为两个弹性耦合的布朗粒子，每个粒子都在闪烁的棘轮势中运动。单个粒子感受到的棘齿电位是反相关的，模拟了两个电机头与细丝的连续绑定和解除绑定。我们得到，通过朗之万模拟，稳态电流作为噪声强度的函数，粒子的平衡分离和潜在状态之间的切换率。我们观察到一个增强的电流，由于耦合，噪声引起的稳定性和锁相行为的确定性制度。这些功能提供了一个定性的理解。
2002-05-11 cond-mat.soft cond-mat.str-el
Confined Brownian ratchets
我们分析了在一个封闭的环境中的布朗棘轮的动力学。颗粒的运动由Fick-Jakobs动力学方程描述，其中边界的存在通过熵势来建模。详细分析了闪烁棘轮、两态模型和温度梯度影响下棘轮的情况。我们表明，出现了一个强大的协同性之间的内在整流的棘轮机制和熵偏差的波动所造成的空间限制。在单独作用时，这些机制都不会导致整流的情况下，可能会发生净粒子输运。组合整流机制可能会导致双向运输和新的路线偏析现象。限制布朗棘轮（CBR）可以用来控制传输在介观结构和工程师的新的和更有效的设备在纳米级的传输。
2013-05-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Brownian motion near an elastic cell membrane: A theoretical study
弹性约束是许多生物系统的重要组成部分，并决定了悬浮颗粒在流动条件下的输运特性。在这一章中，我们回顾了在活细胞附近运动的粒子的布朗运动，活细胞的膜被赋予对剪切和弯曲的阻力。通过计算与频率相关的迁移率函数和应用波动耗散定理进行分析计算。弹性界面赋予系统的记忆效应，导致一个长期的异常亚扩散附近的粒子制度。在稳定极限，扩散行为接近附近的无滑移硬壁。分析预测进行了验证，并补充边界积分模拟。
2017-09-13 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
