Chemistry in Motion: Tiny Synthetic Motors
在这个帐户中，我们描述了如何通过自我扩散电泳操作的合成马达利用自生的浓度梯度来驱动马达运动。自扩散电泳推进的描述提出的Janus粒子电机包括催化和非催化面。化学动力发动机的动力学特性的说明，提出了基于粒子的模拟结果的球二聚体马达从连接的催化和noncatalytic领域。具有不对称催化活性的Janus和球形二聚体马达的几何形状支持马达周围形成浓度梯度。由于定向运动只能发生在系统不平衡时，环境的性质和它在电机动力学中所起的作用进行了描述。旋转布朗运动也起到限制定向运动的作用，并且对于非常小的马达具有特别强的效果。我们解决以下问题：如何小电机可以仍然表现出的效果，由于推进，即使只是为了提高扩散？合成发动机有可能改变化学动力学过程的方式，用于广泛的应用。
2014-11-03 cond-mat.soft
Upper bounds on the colloid separation efficiency of diffusiophoresis
Princeton University（普林斯顿大学）
研究通过发展渐近理论，分析扩散电泳中胶体分离效率的上限，揭示化学渗透和解离动力学对分离过程的影响，并识别四种不同尺度规律的分离 regime。
2026-05-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Patterned Substrates Unlock Self-Electrophoretic Phenomenon in Active Janus Microswimmers
Istituto di BioRobotica-Scuola Superiore Sant’Anna（机器人研究所圣安娜高等学院）；Wageningen University & Research（瓦赫宁根大学与研究）；Center for Materials Interfaces, Electron Crystallography, Italian Institute of Technology（意大利理工学院材料界面与电子晶体学中心）
本文提出用含球形凹槽的图案化基底制备Janus主动粒子，可调控铂厚度对比度、抑制Pt桥，在2.5% H₂O₂中提升推进效率，间接支持自电泳为主动粒子主要推进机制。
2026-09-04 cond-mat.soft
Limiting propulsion of ionic microswimmers
研究催化Janus微型游泳者在电解质中的自推进机制，推导薄扩散层极限下电场与离子浓度的非线性解，发现I型游泳者的离子通量与推进速度受限，可通过调节活性离子浓度优化推进。
2023-04-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A hyperelastic theory for nonlinear hydrogel diffusiophoresis
Virginia Polytechnic Institute and State University（弗吉尼亚理工大学）
本研究提出非线性弹性理论，用于预测大变形水凝胶的快速扩散电泳行为，适用于软机器人和药物输送应用。
2026-07-31 cond-mat.soft
Light-responsive active particles in a thermotropic liquid crystal
本文首次在热致液晶5CB中利用光热Janus粒子诱导局部向列-各向同性相变实现自推进，并通过考虑各向异性粘度和粘弹性的模型解释了不同光强下的粒子运动行为。
2024-05-07 cond-mat.soft
Dynamical clustering and phase separation in suspensions of self-propelled colloidal particles
我们研究了（准）二维胶体悬浮的自推进球形颗粒的实验和数值。这些颗粒是碳涂层的Janus颗粒，由于近临界水-卢剔啶混合物中的扩散泳动而被推进。在低密度，我们发现，驱动稳定小集群。在较高密度下，悬浮液经历相分离成大的团簇和稀气相。相同的定性行为中观察到的一个极小模型的排斥性自推进粒子缺乏任何对齐相互作用的模拟。观察到的行为是合理的动力学不稳定性，由于自陷的自推进粒子。
2013-05-17 cond-mat.soft
Enhanced phoretic self-propulsion of active colloids through surface charge asymmetry
该研究发现表面电荷不对称性可为产离子的化学活性胶体带来新的自泳模式，建立了定量计算相关纳米颗粒自推进速度的理论框架，为优化离子介质中活性胶体的自推进提供了新思路。
2023-05-01 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Artificial chemotaxis of phoretic swimmers: Instantaneous and long-time behaviour
泳动粒子是近年来受到广泛关注的一类人工活性粒子。通过利用自生的梯度（例如，温度、电势或某些化学产品），泳动游泳者能够自我推进，而没有移动身体部分或受控外部场的复杂性。专注于扩散电泳，我们在本文中量化的机制，通过该泳动颗粒可以实现趋化性，无论是在个人和非相互作用的人口水平。首先，我们推导出一个充分的分析法的瞬时推进和定向的泳泳者与一般的轴对称表面的属性，在零Péclet数和小Damköhler数的限制。然后，我们将我们的研究结果的情况下，Janus球，最常见的设计之一，用于实验研究的泳者。接下来，我们提出了一种新的应用广义泰勒色散理论，以证明非相互作用的泳动者的人口的长期行为。我们比较我们的理论结果与数值模拟的平均漂移和各向异性扩散的泳动游泳在化学梯度。我们的研究结果将有助于通知泳泳者在未来的实验应用的设计。
2018-09-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Phoretic self-propulsion: a mesoscopic description of reaction dynamics that powers motion
合成自推进粒子的制造及其动力学的实验研究激发了人们对推动纳米和微米尺度物体的自生电泳效应的兴趣。这些现象的理论建模往往是基于不同的电泳推进机制，包括自电泳，自扩散电泳和自热泳的溶剂的连续描述。本文中的工作考虑了在电机表面和体相流体中的各种类型的催化化学反应，这些反应在介观动力学描述中发挥作用。该配方是说明通过发展的介观反应动力学的放热和解离反应，用于动力马达运动。这些机制的复合Janus粒子的自推进动力学的模拟结果。
2012-09-27 cond-mat.soft physics.chem-ph
Surface Excess Energy Governs the Non-Monotonic Behavior of Active Diffusivity with Activity
本研究揭示界面反应产生的表面过剩能量和界面应力可增强催化Janus粒子的扩散，解释了活性扩散率的非单调行为，并为调控合成活性物质迁移率提供设计原则。
2025-10-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
Reciprocal theorem for ion-releasing colloidal particles
Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences（弗鲁姆金物理化学与电化学研究所，俄罗斯科学院）
研究离子释放胶体粒子互易定理，通过考虑催化粒子周围二次云影响即过量电荷\(Q\)，推导相关方程，展示其在多种粒子运动中的应用，发现额外项对粒子迁移率有不同影响，还讨论了与微游动器相互作用的相关性。
2026-09-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Electrokinetic Janus micromotors moving on topographically flat chemical patterns
离子和分子的选择性被认为是纳米尺度的独特之处，在微流体中是不可实现的。这是由于尺度匹配的问题-一个难以匹配的离子和静电势屏蔽长度与微米尺寸的限制的尺寸。在这里，我们展示了离子传输过程的微观实现，非常类似于那些特定的离子通道或纳米流体连接，包括选择性，通过复杂的几何形状和流动聚焦的指导。作为一个模型系统，我们探索电动球形Janus微电机移动带电表面具有复杂的空间电荷分布，没有任何地形墙。我们讨论了长程静电相互作用对系统行为的特殊性，包括界面穿越和带正电粒子从带负电界面的反射。这些结果对于理解限制下生物化学物质的电动运输至关重要，有可能提高基于芯片实验室的测定的精度，以及扩大纳米/微机械的用例和控制策略。
2022-09-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Universal Translational and Rotational Mobility Expressions of Phoretic and Self-phoretic Particles with Arbitrary Interaction Potentials
本研究结合两类泳动迁移率计算方法的优势，推导了具有任意相互作用势的泳动与自泳动粒子的通用平移旋转迁移率表达式，验证了其在多场景下的有效性，并探究了自推进与外场驱动的竞争机制。
2024-08-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Phoretic self-propulsion at finite Péclet numbers
泳动自推进是小尺度上无力和无扭矩运动的一个独特例子。经典的框架，描述周围的自扩散电泳游泳颗粒的流场忽略了对流的溶质场的流动，并假设化学相互作用层是薄的颗粒尺寸相比。在本文中，我们量化和表征溶质平流的影响，泳泳的一个球。首先，我们严格推导出薄相互作用层假设的有效性在有限值的Péclet数（Pe）的制度。在这个假设下，我们计算解决的流动Janus泳动颗粒周围，并检查溶质平流推进和颗粒产生的流量的影响。我们表明，虽然平流总是导致游泳速度和流动应力波在高值的Péclet数的减少，增加可以得到在中间值的Pe。这种可能的游泳增强关键取决于溶质和表面之间的化学相互作用的性质。然后，我们推导出一个渐近分析的问题，在小Pe允许合理化我们的计算结果。我们的计算和理论分析是伴随着一个平行的研究的作用，在表面上的粒子游泳（Damköhler数）的反应。
2014-03-14 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Dependence of Phoretic Propulsion of Sub-Micron Urease Motors on the Fraction of the Particle Covered by Catalyst
微/纳米马达是能够在流体系统中运动的微至纳米尺寸的颗粒和系统。它们的运动可能是许多机制的结果，其中最著名的一种是电解质扩散电泳，其中带电离子在颗粒表面的不对称产生导致电泳。这项工作的重点是构建尿素酶马达，仔细控制其Janus平衡，即，以控制被酶覆盖的表面的百分比，并研究这种不对称性对颗粒推进速度的影响。在这方面，我们成功地构建了具有不同涂层百分比的颗粒。观察结果表明，当涂层百分比接近50%时，颗粒的推进速度稳定增加。在达到一定的酶活性阈值和百分比覆盖率后，在较低的催化帽高度下，这种趋势可能会逆转。然而，所使用的方法在构造具有较低催化帽高度的发动机方面具有局限性。我们的目标是阐明高效的尿素酶驱动的泳动马达的设计原理，这可能对下一代纳米级器件的发展产生重大影响。
2023-02-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
