Collective phases in overdamped magnetic self-propelled spherocylinders
Universidad de Chile（智利大学）；Universidad Adolfo Ibáñez（阿道夫·伊巴涅斯大学）
通过将磁性相互作用建模为双单极子模型，结合粒子伸长几何，发现系统出现气体、极性群、链、涡旋排列和锁定二聚体等丰富集体相，为控制磁性活性物质相干态提供了实验可调参数。
2026-06-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Defect-Mediated Aggregation and Motility-Induced Phase Separation in Self-Propelled Lattice-Gas Active XY Model
The University of Osaka（大阪大学）
本文提出一种活性XY模型，研究拓扑缺陷在活性物质系统中的作用，通过自推进参数控制粒子运动方向偏置，发现自推进诱导运动诱导相分离，粒子在正涡旋电荷缺陷周围聚集，负电荷缺陷则趋于耗散。
2026-04-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Lanes and lattice structures in a repulsive model for self-propelled agents
本研究提出一种反平行取向的Vicsek型自驱动粒子排斥模型，发现粒子可自组织成反向运动的六方晶格车道结构，揭示了噪声、密度及作用半径比对动力学行为与晶序的调控规律。
2024-12-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Density-Independent transient caging in the high-density phase of motility-induced phase separation
Tokyo University of Science（东京科学大学）
研究发现高密度相中粒子移动存在瞬时笼状效应，揭示了运动诱导相分离与非平衡冻结之间的联系。
2026-02-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hidden velocity ordering in dense suspensions of self-propelled disks
最近对球形、纯排斥性、活性颗粒的相图的研究建立了类似于在热平衡下在胶体系统中观察到的从液体状相到固体状相的过渡的存在，特别是在二维中观察到中间六方相。在这里，我们提出的证据表明，活跃的致密相（固体，六角和液体）表现出有趣的动力学异常。首先，我们揭示了有序域的密度和活动的增长，其中粒子的速度平行排列或漩涡状补丁。第二，当活性强时，动能的空间分布变得不均匀，其中高能量区域与晶体结构的缺陷相关。这种空间不均匀性伴随着时间不稳定性，在动能的时间序列中突然出现峰值。所观察到的动力学异常不存在于稠密平衡系统中，并且不能通过仅考虑系统的结构性质来检测。
2020-04-29 cond-mat.stat-mech
Polar order, shear banding, and clustering in confined active matter
我们通过理论和数值研究，揭示了简谐势中自推进粒子的集体行为，发现了剪切带涡旋、均匀涡旋和轨道极性态等极性有序相，并在低填充分数下观察到团簇分裂为多个刚体式公转的极化子团簇。
2023-12-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transient phases in the Vicsek model of flocking
对植绒的Vicsek模型进行了计算机仿真研究。我们把我们的研究局限于瞬态相的形态和寿命。在我们的模拟中，我们已经确定了三个不同的瞬态阶段，即涡旋阶段，碰撞阶段和多域阶段。Vicsek模型到XY模型在$v \to 0$极限的映射促使我们探索在Vicsek模型中发现任何涡旋相的可能性。我们获得了旋转涡旋相，并测量了这种涡旋相的寿命。我们还测量了其他两个瞬态相的寿命，即，碰撞相和多畴相。我们测量了所有这些瞬态相的积分寿命（$τ_t$），并研究了这作为密度（$ρ$）和噪声（$η$）的函数。在低噪声区，我们提出了一个缩放律$τ_t N^{-a} = F(ρN^{-b})$，其中$F(x)$是一个类似于$F(x) \sim x^{-s}$的缩放函数。通过数据折叠的方法，我们估计了指数为$a=-0.110\pm0.010$，$b=0.950\pm0.010$和$s=1.027\pm0.008$。随着噪声从下方接近临界噪声，观察到积分寿命$τ$（在文中定义不同）降低。这种行为是非常不寻常的，相反的临界减速的情况下观察到的平衡相变。我们从速度方向分布的时间演化提供了一种可能的解释。
2018-05-25 cond-mat.stat-mech
Vortex reversal is a precursor of confined bacterial turbulence
本文通过实验、建模与解析理论，发现圆柱约束下细菌悬浮液随半径增大经历涡旋反转、四涡旋脉动到主动湍流的转变序列，并揭示涡旋反转源于前三个方位角模态的非线性相互作用。
2024-07-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CD
Dynamical density functional theory for "dry" and "wet" active matter
在过去的50年里，平衡态密度泛函理论（DFT）已经被证明是一个强大的，通用的和预测的经典粒子的静力学和结构的方法。该理论可以推广到完全过阻尼布朗胶体粒子的非平衡动力学，进而发展为所谓的动力学密度泛函理论（DDFT）。DDFT的成功使其成为活性物质的第一性原理描述的一个有希望的候选者。在本讲座中，我们将首先概括经典的DDFT被动胶体颗粒通常由Smoluchowski方程描述。从Smoluchowski方程的DDFT的基本推导后，我们讨论了定向自由度和被动粒子的流体动力学相互作用的效果。这为我们将DDFT推广到活性物质提供了一个理想的位置。特别是，我们区分"干活性物质"，这是由自推进的颗粒，不包含周围溶剂的流体动力学流动效应和"湿活性物质"，其中所产生的流体动力学流场的microswimmer考虑。对于后者，DDFT是一种工具，它统一了热波动，直接粒子相互作用，外部驱动场和流体动力学效应所产生的内部自推进区分"推"和"拉"。一些最近的应用程序进行了讨论，包括短暂的集群的自推进杆和自发形成的流体动力泵在封闭的microswimmer。
2021-02-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spontaneous vortex formation by microswimmers with retarded attractions
无生命粒子的集体状态通过物理相互作用和热运动自组装。尽管有一些现象学上的相似之处，包括临界性的特征，但将能动的代理人绑定到羊群，牛群或群中的自主动力学允许更丰富的行为。低维模型已经暗示了感知信息、决策和反馈在这方面所起的关键作用，这意味着相应的相互作用不可避免地被推迟。在这里，我们提出的实验球形布朗microswimmer延迟自我推进到一个空间固定的目标。我们观察到一个自发对称性破缺的瞬态手征动力学状态和随之而来的临界行为，不依赖于多粒子协同。通过与单个运动员的随机延迟微分运动方程的比较，我们指出延迟诱导的游泳运动员与他们自己的过去的有效同步是其关键机制。越来越多的游泳者自我组织成具有顺向和逆向轨道运动的层，通过空间和流体动力学相互作用来同步和稳定。我们的研究结果表明，即使是最简单的迟滞非互惠的相互作用，可以促进新兴的复杂的适应行为在相对较小的合奏。
2022-06-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Exact Solution for Vortex Dynamics in Temperature Quenches of Two-Dimensional Superfluids
本文给出了从临界温度以下的临界点线$T_{KT}$开始的超流膜的快速温度猝灭的涡对动力学的精确解析解。在$T_{KT}$以上的淬火的近似解提供了对涡旋衰减中对数瞬态起源的见解，并且与淬火XY模型的最近模拟大体一致。这些结果证实，有没有“创建”的旋涡，其密度增加的淬火速率由Kibble-Zurek理论预测的，但只有单调衰减的热涡已经存在于初始温度。
2013-03-28 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Active Brownian Particle and Random Walk Theories of the Motions of Zooplankton: Application to Experiments with Swarms of Daphnia
主动布朗粒子是在耗散介质中受随机力或噪声影响的自推进粒子。此外，它们可以被外部场限制和/或它们可以彼此相互作用。外场实际上可能是一个有吸引力的标记，例如光场（如实验中）或能势或化学梯度（如理论中）。势能也可以是粒子间吸引力和/或排斥力在所有粒子上相加的结果（平均场势）。第四，粒子的不同性质的运动是可能的：在小的粒子密度下，它们的运动近似彼此独立，只受外场和噪声的影响，这导致随机移动或围绕空间中心点进行旋转运动。随着密度的增加，相互作用起着重要的作用，个体形成一个群体，进行几种类型的自组织集体运动。我们应用这个模型的浮游动物水蚤群的描述。在浮游动物水蚤（可能还有许多其他形成类似运动的水生动物）的情况下，这种漩涡是流体动力学的，但由个体的自我推进运动驱动。类似的旋涡运动也被观察到，从细菌到鸟群和鱼群，大小不等。然而，我们对水蚤的实验是独一无二的，因为所有四种运动都可以在受控的实验室条件下观察到。此外，该理论，在连续微分方程和随机行走的形式，提供了一个定量的，物理为基础的解释的四个运动。
2004-04-20 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.PE
Critical behavior at de-pinning of a driven disordered vortex matter in 2H-NbS2
我们报告不寻常的干扰驱动有序涡流在2 H-NbS 2。以更高的驱动力重新启动这些堵塞的漩涡中的运动，并在驱动力降低的情况下再次停止运动，通过瞬态寿命的差异，展现了以脱钉阈值为中心的临界行为，验证了最近模拟研究的预测，它也指出了塑料脱-涡旋物质中的钉扎和在剪切胶体进行扩散运动的背景下提出的随机组织的概念。
2012-04-05 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Spontaneous velocity alignment in Motility-induced Phase Separation
我们研究了一个系统的纯排斥球形自推进粒子在最小设置诱导运动诱导相分离（MIPS）。我们发现，即使没有明确的对齐相互作用，在群集粒子的速度伴随MIPS的增长顺序。粒子排列成排列或涡旋状的域。它们的大小随着自我推进的持续性的增长而增加，这种效果通过研究速度的空间关联函数来量化。我们解释的速度对齐揭示了一个隐藏的对齐相互作用的Vicsek样的形式，诱导的空间相互作用和自推进之间的相互作用。因此，我们认为，MIPS过渡不能完全理解的标量场，密度，因为集体取向的速度应包括在有效的粗粒度的描述。
2019-12-06 cond-mat.stat-mech
Critical Dynamics of a Two-dimensional Superfluid near a Non-Thermal Fixed Point
在二维空间中研究了远离平衡态的超冷玻色气体的临界动力学。超流湍流是通过使接近零温度的平衡态淬火而产生的。而不是立即再热化，系统接近亚稳态瞬态，其特征在于作为一个非热固定点。一个重点是设置在涡密度和涡反涡的相关性，其特征的演变对非热不动点和最终（准）冷凝的偏离。两个不同的幂律制度中的涡密度衰减被发现和讨论的涡绑定-解绑定过渡和动力学描述的涡散射。一个可能的关系衰减湍流在经典流体中指出。通过比较的结果，二维玻色气体的平衡研究，一个直观的理解的位置的非热固定点在一个约化的相空间。
2012-07-08 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech hep-ph
Statistically Steady Holographic Quantum Turbulence: Hyperuniform Vortex Matter and Crossover
Technion（以色列理工学院）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学杭州高等研究院基础科学与数学学院）
该研究通过连续朗道不稳定性驱动构建二维全息超流体湍流的统计稳态，发现I类无序超均匀性，澄清动能谱标度争议，揭示强耦合量子湍流无逆级联的能量传输特性。
2026-08-19 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
