Anomalous diffusion of self-align active particle in flow background
活性颗粒(即,与被动布朗粒子不同,自推进粒子(又称微泳者)具有更为复杂的平动和角动量动力学,能产生一系列的反常输运现象。本文研究了具有自对准特性的自推进点状粒子在Poiffille流中运动的二维动力学。结果表明,有效反常扩散系数随温度和背景Poiffille流速度的变化而急剧变化。得到了粒子运动速度和位置概率分布函数的弛豫特性。对几种异常扩散和正常扩散区的观测表明,自对准特性具有普遍性,可为今后的实验分析和模拟提供参考。
2022-01-04 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.data-an
Hydrodynamics of chiral liquids and suspensions
我们得到流体动力学方程描述的手性分子组成的流体或手性粒子的悬浮液中的牛顿流体。在流动的手征液体中产生的应力具有牛顿液体中对称性所禁止的分量。例如,在平行板之间的Poiffille流中的手性液体在板上施加垂直于流的力。一个通用的流动导致不同手性的粒子的空间分离。因此,即使是外消旋悬浮液也将在通用流中表现出手性性质。用类似于描述液体中手性颗粒外消旋混合物的方程描述牛顿液体中随机形状颗粒的悬浮液。
2009-05-18 cond-mat.soft
Single-Trajectory Characterization of Active Swimmers in a Flow
我们发展了一种极大似然方法来推断细长活性粒子的相关物理性质。使用个人轨迹平流游泳作为输入,我们能够准确地确定其旋转扩散系数和有效的措施,他们的纵横比,也提供了可靠的估计这些数量的不确定性。我们验证了我们的理论建设,使用数值生成的活动轨迹后,无流量,简单的剪切,Poiffille流,具有良好的效果。被设计为依赖于单粒子数据,我们的方法简化了应用程序在实验条件下,游泳运动员表现出很强的形态多样性。我们简要地讨论了一些这样的正在进行的实验应用,特别是,在游泳的大肠杆菌在流的特性。
2021-03-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Transport of Deformable Vesicles Driven by Chiral Active Brownian Particles
Indian Institute of Science Education and Research Mohali(印度科学教育与研究学院穆哈利分校)
本研究通过数值模拟和解析理论,揭示了手性活性粒子填充的可变形囊泡中,手性驱动旋转且存在最优手性,并建立了普适标度关系。
2026-09-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Magnetic Pillar Induced Poiseuille-like Flow in Microfluidic Channels with Viscous and Viscoelastic Fluids
本研究提出一种含磁性柱的微流控平台,模拟肺纤毛运动产生泊肃叶式流动,用于黏液纤毛清除的药物递送建模。
2025-04-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Geometry-Induced Dynamics of Confined Chiral Active Matter
该研究针对手性活性物质中物理约束与手性运动的相互作用机制不明确的问题,通过对圆形边界下的手性自驱动粒子开展数值模拟,发现粒子手性会显著改变受限集体运动形式,且取向变化平衡是有序运动的关键,明确了位阻边界效应对手性活性物质的调控作用。
2023-07-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
Rectification of polymer translocation through nanopores by chiral and nonchiral active particles
我们使用Langevin动力学模拟研究了在主动噪声和空间排斥的影响下,柔性聚合物链通过膜孔的无偏易位。通过在膜的一侧或两侧引入非手性和手性活性粒子来并入有源噪声。聚合物移位到孔的任一侧中通过由于颗粒活性而产生的有效拉动来辅助,并且通过由于聚合物和活性颗粒之间的空间排斥而产生的有效推动来阻碍。由于这些有效力之间的竞争,我们发现了两个整流态({ \em cis}-到-{ \em transs}和{ \em transs}-到-{ \em cis})之间的跃迁。这种转变是通过易位时间的急剧增加来确定的。它取决于系统参数,如粒子活性,面积分数和手性的影响,在这项工作中进行了探讨。
2022-07-18 cond-mat.soft physics.bio-ph
Shear-induced bimodality and stability analysis of chiral spheroidal swimmers
本文研究了平面通道中受Poietille流(压力驱动)作用的手征(圆泳)和非手征泳者的剪切诱导行为。游泳者被建模为主动的布朗球体,以固定的速度自推进,沿着对称轴指向。我们认为这两种情况下的扁长和扁圆的游泳者,并主要集中在游泳者,拥有一个内在的,或主动的,逆时针角速度,除了剪切引起的角速度,他们获得的通道内流(杰弗里轨道)。概率的结果是建立使用Smoluchowski方程内的位置取向相空间,数值求解。我们发现,剪切和手性诱导的角速度之间的相互作用,结合由于粒子自推进和空间粒子壁相互作用的影响,导致一个有趣的范围内的效果,包括钉扎,偏心和近壁积累的游泳者在通道内。这进一步伴随着游泳运动员的线性稳定性分析,用于解释概率结果。我们讨论了定性差异的概率结果,出现由于不同制度的旋转动力学的游泳者在通道流,特别是剪切捕获/逃逸的扁长/扁圆形的游泳者和不同的纬度与每个游泳者的形状相关的固定点。我们的研究结果指出,可能的机制,流动驱动分离的活性球状粒子的手征强度的基础上。
2023-02-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Gliding microtubules exhibit tunable collective rotation driven by chiral active forces
本研究通过实验和模拟揭示,马达施加的主动力中的手性可在无形状手性时驱动微管滑行中集体旋转,且可通过调节丝刚度调控旋转速度与方向。
2025-07-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Active screws: Emergent active chiral nematics of spinning self-propelled rods
Institute for Theoretical Physics, Georg-August-Universität Göttingen(哥廷根大学理论物理研究所);Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems(马克斯·普朗克复杂系统物理研究所);Center for Systems Biology Dresden(德累斯顿系统生物学中心);Cluster of Excellence Physics of Life, TU Dresden(德累斯顿工业大学生命物理卓越集群);Departament de Física de la Matèria Condensada, Universitat de Barcelona(巴塞罗那大学凝聚态物理系);Universitat de Barcelona Institute of Complex Systems (UBICS)(巴塞罗那大学复杂系统研究所);Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA)(加泰罗尼亚高级研究学院)
研究通过主动螺旋体的旋转运动,揭示了集体手性流动的形成机制,对社会细菌群体和单细胞寄生虫群体行为有重要意义。
2026-08-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
Spontaneous rotation can stabilise ordered chiral active fluids
主动流体力学理论是研究鸟群、细菌悬浮液及其人工模拟物等内驱动粒子有序相涌现的有力工具。虽然取向有序相的理论现在已经很好地建立起来,但手性对这些相的影响却研究得很少。本文首次给出了二维不可压缩系统中取向有序手征粒子的完整动力学理论。我们证明了旋转手征粒子的相位相干态在动量守恒和非守恒系统中都是非常稳定的。此外,缺陷分离-驱动非旋转活性流体中的混沌流动-被手性活性颗粒的固有旋转抑制。因此,我们建立手性作为一个来源的显着稳定的活性系统,这可能是关键在解释一些生物组织,细胞骨架系统和细菌的集合的集体行为。
2019-01-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Optimal chirality enhances long-range fluctuation-induced interactions in active fluids
本文研究手性活性流体中侵入物间的涨落诱导力,发现圆形与杆状粒子的相反行为,并由最优手性角使涡旋和有效力最大化。
2025-07-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Chirality, confinement and dimensionality govern re-entrant transitions in active matter
Indian Institute of Science Education and Research Mohali(印度科学教育研究所莫哈利分校);Tata Institute of Fundamental Research(塔塔基础研究所);University of Vermont(佛蒙特大学);Institute of Physics(物理研究所);Homi Bhabha National Institute(霍米·巴哈国家研究所)
本研究揭示了手性、约束与维度如何共同决定活性物质中重新进入相变,通过解析框架和模拟分析,展示了不同维度下活性态与被动态的转变机制及实验特征。
2025-11-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Noise-driven odd elastic waves in living chiral active matter
University of Illinois at Urbana-Champaign(伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校);University of Chicago(芝加哥大学);Wayne State University(韦恩州立大学);University of California, San Diego(加利福尼亚大学圣地亚哥分校)
本文揭示噪声是过阻尼活性系统中产生持续奇数弹性波的必要条件,并给出了发生判据和相图,为实验实现自持弹性波提供了理论预测。
2025-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Effective interactions between inclusions in an active bath
我们研究有效的两个和三个身体之间的相互作用的非活性胶体夹杂物在一个活跃的浴的手性或非手性颗粒,使用布朗动力学模拟内的标准,二维模型的盘形夹杂物和活性颗粒。在一个非手性的活性浴,我们首先证实了以前的研究结果有效的两体之间的排斥介导的夹杂物,阐明详细的非单调功能的两体力的配置文件,包括一个主要的最大值,和一个次要的驼峰在较大的分离,以前没有报道。然后,我们表明,这些功能直接产生的形成,并连续重叠,圆形层(或“环”)的活性颗粒周围的夹杂物,因为后者带来了小的表面分离。这些环从内含物的表面延伸到几个活性粒子半径的径向距离,使硬核内含物相对厚,软,排斥的“肩膀”,其多个重叠,然后使显着的(非成对的)三体力在非手性和手性活性浴。由此产生的三体力甚至可以在幅度上超过两体力,并且在中等到大的自推进强度下显示出不同的排斥和吸引机制。在手性活性浴中,我们表明,虽然活性颗粒仍然倾向于在夹杂物的紧邻处积累,但它们表现出从夹杂物之间的居间区域的强烈耗尽,以及从相对较厚的圆形区域进一步远离夹杂物的部分耗尽。在这种情况下,有效的,主要是排斥,夹杂物之间的相互作用变成积极的,手性诱导的,耗尽型的吸引力,在一个扩展的范围内的分离。
2017-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Odd viscosity in chiral active fluids
手性活性流体是由自旋转转子组成的材料,其在微尺度上连续注入能量和角动量。具有主动转子成分的不平衡流体已经通过使用纳米级生物分子马达、微米级活性胶体或宏观级驱动的手性颗粒在实验上实现。在这里,我们将展示如何这样的手性活性流体打破宇称和时间反演对称性在其稳定状态,从而产生一个无耗散的线性响应系数称为奇粘度在其本构关系。奇粘度耦合压力和涡度,导致例如涡廓线内的密度调制。此外,手性活性流体在横向于所施加的压缩的方向上流动,如在冲击传播实验中。我们设想,这种集体的横向响应可以被利用来设计自组装的液压曲柄,该曲柄在由主动转子流体提供动力的微型机器中在线性运动和旋转运动之间转换。
2017-02-08 cond-mat.soft
Dynamical Clustering Interrupts Motility Induced Phase Separation in Chiral Active Brownian Particles
活性物质中最有趣的现象之一是在排斥性活性粒子中观察到的类气-液运动诱导相分离(MIPS)。然而,实验上没有一个粒子可以是完美的球形,并且不对称的形状、质量分布或催化涂层可以在粒子上诱导主动扭矩,这使其成为手性活性粒子。在这里,使用计算机模拟和动态平均场论,我们证明了足够大的扭矩的圆形活性布朗粒子(cABPs)在二维产生一个动态的集群状态中断传统的MIPS。多重团簇是由常规MIPS内聚和环流引起的衰变相结合而产生的。非平衡稳态中的非零电流微观上来源于自动旋转“释放”的能动性,它打破了连续统水平上的细致平衡。这表明,没有平衡类相分离理论可以构建手性活性胶体,即使是微小的主动扭矩,其中没有可见的集体运动存在。这种机制也揭示了在各种活性物质系统中观察到的动态集群的理解。
2021-12-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Screw Symmetry, Chiral Hydrodynamics and Odd Instability in Active Cholesterics
University of Warwick(华威大学);University of Chicago(芝加哥大学);University of Cambridge(剑桥大学);Indian Institute of Science(印度科学学院);Tata Institute of Fundamental Research(塔塔基础研究所)
该研究探讨了活性胆固醇相中螺旋对称性与手性流体力学的关系,揭示了奇异数值力的来源及新的活性不稳定性机制。
2025-12-03 cond-mat.soft
Spontaneous Rotation of a Symmetric Inclusion in Chiral Active Bath
研究圆形对称被动内含物在手性活性粒子浴中因碰撞产生不均匀力矩而持续旋转的现象,揭示低手性下密度梯度主导与高手性下碰撞频率主导两种旋转机制。
2025-07-17 cond-mat.soft
Emergence of Living Chiral Superlattice from Biased-Active Particles
我们首次引入了一个偏置主动粒子的一般模型,其中主动力的方向与粒子间各向异性相互作用的主方向有一个偏置角。我们发现,一个高度有序的生活超晶格组成的小集群动态手性出现在这样的偏置的活性粒子和被动粒子的混合物。研究表明,偏置推进引起的主动-主动粒子对的不稳定性和主动-被动粒子对的旋转是超晶格形成的根本原因。此外,偏置角相关的最优作用力对系统的长程序和全局动力学手征都是最有利的。我们的研究结果表明,提出的偏置活性粒子提供了一个很好的机会,探索各种新的迷人的集体行为超越传统的活性粒子。
2018-06-06 cond-mat.soft
Emergence of collective dynamical chirality for achiral active particles
介观尺度下集体动力学手性(CDC)的出现在自然界中许多手性结构的形成过程中起着关键作用,这也为人们制备复杂的手性结构提供了可能的途径。迄今为止,已报道的CDC大多数存在于具有单个结构手性或/和动力学手性的活性物质体系中,CDC是否可以由简单的非手性单元产生仍然是一个令人关注的谜。在这里,我们报告了一个自发形成的CDC在系统中的动态和结构的非手性粒子的积极运动的细胞的动机。主动运动、约束和水动力相互作用是影响其运动的三个关键因素。详细的分析表明,该系统可以支持丰富的集体动力学行为,包括旋转液滴、旋转气泡、CDC振荡、集体旋转阵列,以及一些有趣的跃迁,如手征跃迁、结构跃迁和态重入。
2017-02-14 cond-mat.soft
Chirality, anisotropic viscosity and elastic anisotropy in three-dimensional active nematic turbulence
本文通过数值研究考察了三维活性向列湍流中流动取向粘度、弹性常数和手性等主要材料参数的影响,揭示了缺陷密度和均方速度可作为有效序参量区分活性向列蓝相与手性活性湍流,为活性材料的实验设计提供了参数扫描指导。
2024-07-26 cond-mat.soft
Active Transport of Cargo-Carrying and Interconnected Chiral Particles
研究空间变化活性场中手性活性粒子与被动粒子互连系统,发现手性扭矩可调控涌现趋性行为,大扭矩下小被动粒子或长链均能实现聚集,为混合生物分子器件设计提供新见解。
2025-04-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Dynamics of individual active elastic filaments with chiral self-propulsion
Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学)
该研究推导了手性活性弹性纤维的六阶非线性偏微分方程,揭示其在形状上具有动态多稳态特性,并通过模拟验证了理论预测。
2026-03-05 cond-mat.soft physics.bio-ph
Spontaneous chiralization of polar active colloids
极性活性颗粒构成能够沿着由其极轴给出的优先方向推进的广泛类别的合成胶体。在这里,我们展示了一个通用的自泳机制,导致他们的自发手性通过对称性破缺不稳定性。我们发现,从一个极性的一个手征对称性的活性粒子的过渡的特点是积极的旋转和圆形轨迹的出现。我们表明,不稳定性是由溶质的平流,相互作用不同的两个部分的颗粒表面,它发生通过超临界干草叉分叉。
2021-01-29 cond-mat.soft
Active thermodynamics of inertial chiral active gases: equation of state and edge currents
该研究针对活性物质宏观性质的完备理论需求,推导并实验验证理想手性活性气体的活性热力学核心要素,得到手性依赖的状态方程、含奇数扩散的菲克定律及非单调边缘流预测,推进活性热力学理论构建。
2025-09-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active chiral rotors: hydrodynamics and chemotaxis
本文研究了外部化学梯度下流体动力学相互作用的手性转子,发现成对转子可沿直线或圆周运动,并表现出趋化或反趋化行为,有助于理解微生物和人造游泳者的集体行为。
2025-01-28 cond-mat.soft physics.bio-ph
Glassy Dynamics in Chiral Fluids
手性活性物质正受到人们的兴趣的迅速增加,这是由在例如活性颗粒的形状或自推进机制中可以获得的丰富多样的不对称性所刺激的。虽然这已经导致了所谓的手性晶体的观察,活性手性玻璃仍然在很大程度上未被探索。一个可能的原因可能是天真的期望,相互作用占主导地位的玻璃动力学和积极的运动的细节变得越来越不相关。在这里,我们表明,恰恰相反的是真实的,通过研究相互作用的手性活性布朗粒子(cABPs)的玻璃态动力学。我们证明,当我们的手性流体被推到玻璃态条件下,它表现出高度非平凡的动力学,特别是相比,一个标准的线性活性流体,如常见的ABP。尽管增加了复杂性,我们仍然能够提出一个完整的合理化所有确定的动态制度。最值得注意的是,我们引入了一种新的“锤击”机制,独特的快速旋转的颗粒在高密度条件下,可以使手性活性固体。
2022-10-06 cond-mat.soft
Emergent Stereoselective Interactions and Self-recognition in Polar Chiral Active Ellipsoids
在许多活性物质系统中,粒子轨迹具有明确定义的手性。这种手性活性是否可以在颗粒之间引入立体选择性相互作用尚不清楚。在这里,我们开发了一种策略来调整3D打印颗粒椭球体的手性活性的性质,而不改变它们的形状或大小。在垂直搅拌单层这些颗粒,我们观察到两种类型的二聚体形式取决于配对单体的手性。异手性二聚体作为一个单一的非手性活性单元集体移动,而同手性的形成一个旋转固定。在活性外消旋混合物中,前者比后者更丰富,表明立体选择性。通过二聚体的寿命测量,我们提供了令人信服的证据,手性自识别的混合物中的颗粒具有不同的手性活动。我们最后表明,改变只有净手性的致密活性液体从外消旋混合物的对映体纯液体从根本上改变其性质的集体松弛。
2020-09-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transport of the moving barrier driven by chiral active particles
在二维通道中研究了运动的V形势垒在手性活性粒子浴中的输运。由于活性颗粒的手性和屏障位置的横向不对称性,活性颗粒可以在纵向方向上为屏障的定向传输提供动力和转向。势垒的输运由活性粒子的手性决定。移动的障碍物和活动粒子在相反的方向上移动。势垒的平均速度远大于活性粒子的速度。存在最佳参数(手性、自推进速度、填充率和通道宽度),在这些参数下势垒的平均速度取最大值。特别是,定制的几何形状的障碍和活性浓度提供了新的策略来控制微物体或货物在活性介质中的传输特性。
2018-05-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ratchet transport powered by chiral active particles
数值研究了主动和被动粒子混合物在横向非对称通道中的棘轮输运,一个大的被动粒子浸没在一个主动粒子的“海洋”中。由于活性粒子的手性,横向不对称性导致了纵向定向输运。对于活性粒子,手性完全决定了棘轮输运的方向,逆时针和顺时针方向的粒子向相反的方向运动,可以分离。而对于被动粒子,输运行为变得复杂,其输运方向取决于手性、自推进速度和填充率之间的竞争。有趣的是,在某些参数下,被动粒子向左移动,而主动粒子向右移动。此外,存在最佳的参数(手征性,势垒高度,自推进速度和填充率)时,整流效率取最大值。我们的研究结果可用于手性活性粒子驱动的棘轮输运的实验研究。
2016-12-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Large-scale chirality in an active layer of microtubules and kinesin motor proteins
在生物体早期发育过程中,左右侧化的形成需要一个微妙的机制,因为它与其他主体轴有关。卵细胞中任何固有的手性特征原则上都能触发这种手征对称性的自发破缺。单个微管,主要的细胞骨架丝,被称为手性对象。然而,到目前为止,还没有令人信服的证据表明微管的分子性质与大尺度手性之间存在层次性联系,特别是在整个细胞的长度尺度上。在这里,我们组装一个体外活性层,由微管和驱动蛋白马达蛋白,在玻璃表面上。在包含甲基纤维素,层状系统表现出一个远程的活动的双相,其特征在于由滑动MT的全球对齐。这一阶跨越整个系统的大小在毫米范围内,值得注意的是,允许隐藏的集体手性出现逆时针全球旋转的积极MT层。我们的理论模型的基础上的分析表明,新兴的全球性的微生物学秩序的结果从本地对齐的MT,稳定的甲基纤维素。这也表明,全球旋转来自于MT的内在曲率,导致优先的手性。鉴于其灵活性,这种分层的体外细胞骨架系统使研究膜蛋白的行为负责重要的细胞发育过程。
2018-04-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Oscillatory chiral flows in confined active fluids with obstacles
一个活跃的胶体流体组成的自我推进的自旋粒子注入能量和角动量在微观尺度上展示了自发的集体状态,范围从羊群相干涡旋。尽管它们看起来很简单,但这些流体的远离平衡的行为仍然知之甚少,这对下一代活性材料的设计和控制提出了挑战。当被限制在环中时,一旦自发流动选择了方向,这种所谓的极性活性流体就获得了手性。在一个完美的环中,这种手性是无限长的。在这里,我们结合实验的自推进胶体昆克辊和介观模拟的连续Toner-Tu方程,探索如何这样的手征状态可以控制和操纵的障碍。对于不同的障碍物几何形状的三个动态稳定状态已被实现:长寿命的手征流,非极性状态,其中的流分裂成反向旋转的涡流和非常规的集体状态与流具有振荡的手征。通过在障碍物附近形成间歇性的涡旋链,进行手性反转。我们证明了具有振荡手征性的集体态的频率可以通过障碍物参数来调节。我们通过改变障碍物的形状来设计与初始条件无关的手征态。基于我们的研究结果,我们实现了一个系统,两个三角形的障碍物,迫使活性流体的状态与密度不平衡的活性粒子在整个环。我们的研究结果表明,如何自发极性活性流结合散射体的大小和几何形状可以用来控制材料设计的极性活性液体的动态图案。
2020-10-27 cond-mat.soft
Chirality and odd mechanics in active columnar phases
本文证明三维中具有二维奇数弹性的最高对称性介观相是手性、极性柱状相,推导了其流体动力学方程,并预测了零波数处频率不消失的柱振荡及由手性力矩偶极活性应力选择的螺旋屈曲不稳定性。
2024-04-30 cond-mat.soft
Sorting of chiral active particles driven by rotary obstacles
根据微泳者的流动特性对它们进行分类对于科学和工程的各个分支都是极其重要的。本文提出了一种新的分选方法,通过施加两个相对旋转的障碍物来分离混合手性粒子。研究发现,当障碍物的角速度、活性粒子的角速度和自推进速度满足一定的关系时,混合粒子可以完全分离,捕集效率达到最大值。我们的研究结果可能在手性活性粒子的捕获或分选,甚至测量手性活性粒子的应用。
2016-12-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-reciprocal visual perception and polar alignment drive collective states in chiral active particles
Indian Institute of Science Education and Research Mohali(印度科学教育研究学院莫哈利分校)
研究通过手性智能主动布朗粒子探索非互易视觉感知与极化对齐如何驱动集体状态的形成。
2026-01-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
A Twist On Active Membranes: Odd Mechanics, Spontaneous Flows and Shape Instabilities
本文研究活性流体膜的手性应力贡献,发现其引发切向流动和形状不稳定性,由活性 Scriven-Love 数控制,适用于亚细胞到组织水平的生物系统。
2023-06-30 cond-mat.soft physics.bio-ph
Effective interactions between inclusions in a chiral active bath inside a channel
悬浮在较小颗粒浴中的胶体包裹体在小的表面间分离处经历有效的浴介导的吸引,这被称为耗尽相互作用。在非手性自推进粒子的活性浴中,有效力从吸引力变为排斥力;当活性浴粒子是手性的时,这种效应被抑制。使用布朗动力学模拟,我们研究了通道限制和浴手性的有效力和扭矩之间介导的两个夹杂物,可以是固定的通道内,或可以允许作为一个刚性的二聚体围绕其质心自由旋转的影响。我们表明,限制有很强的有效相互作用的影响,取决于相对于通道壁的二聚体的取向。活性粒子的手性导致力的不平衡,因此,一个净扭矩上的夹杂物二聚体,我们调查作为一个函数的浴手性强度和通道高度。
2021-07-30 cond-mat.soft
Chiral active hexatics: Giant number fluctuations, waves and destruction of order
由内部驱动的粒子组成的活性材料具有与处于热平衡的物质在性质上不同的性质。然而,最引人注目的偏离平衡相行为被认为是局限于系统的极性或极性不对称。在本文中,我们表明,这种偏离也显示在更对称的阶段,如六角,如果此外,组成粒子有手性不对称。我们发现,手性活性六元体的旋转速率不依赖于密度有巨大的数量波动。如果旋转速率取决于密度,由于一种新的取向密度的声音模式,即使在过阻尼极限传播的线性色散的巨大的数量波动被抑制。然而,我们证明,超出了有限的,但大的长度尺度,手性和活性引起的相关非线性失效的线性理论的预测,并破坏了六阶。此外,我们表明,活性修改的缺陷之间的相互作用,在活性手性六角相,使它们非相互的。最后,为了证明手性活性六角相的一般性,我们表明,它是由手性活性晶体在有限系统中的熔融而产生的。
2020-12-28 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
Effects of collective patterns, confinement, and fluid flow on active particle transport
研究活性粒子在二维受限晶格中的自组织行为,发现边界受限和外部 Poiseuille 流体流动通过影响集体模式转变,显著调控粒子输运和通量。
2024-09-03 cond-mat.soft
Dynamic control of active droplets using light-responsive chiral liquid crystal environment
本文提出利用光响应胆甾相液晶环境控制细菌活性液滴运动方向,通过光致螺距和手性变化实现液滴轨迹的非接触式动态重定向。
2024-06-13 cond-mat.soft physics.bio-ph
Spontaneous self-wrapping in chiral active polymers
研究手性活性聚合物中由手性诱导的自发展开-折叠转变,揭示无吸引相互作用下由自包裹机制驱动的动态塌缩,为机器人应用提供新思路。
2024-10-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Chaotic and periodical dynamics of active chiral droplets
许多生物分子的手性与作为生物过程的结果以小长度尺度注入的能量之间的相互作用是细胞生命的基础。为了揭示这两个特征之间的联系,本文在活性凝胶理论的框架内,通过格子Boltzmann模拟方法,分析了胆甾相液晶在强活性掺杂作用下的活性液滴行为。我们发现,一个液滴的手性液晶,由主动力偶极子,开发缺陷环(闭合向错线),刺穿液滴的内部,导致液滴开发一个不稳定的运动模式。当液滴是由in-warding主动扭矩偶极子,三种不同的动力学制度的发展在不同的热力学手征和活性能量注入的强度:一个稳定的旋转状态,在低活性,间歇性向错舞蹈制度,和湍流状态,其中封闭的向错线的形成被抑制和新的对带相反电荷的表面缺陷导致混沌旋转运动的发展。最后,我们表明,外向扭矩偶极子能够维持一个周期性的动力学在更高的手征特征的成核/湮灭对向错环。
2020-08-17 cond-mat.soft
Spontaneous generation of angular momentum in chiral active crystals
本文研究了二维手性活性晶体的动力学行为,发现手性通过减少涨落并诱导速度交叉关联,导致净角动量自发产生,且该角动量对手性程度呈非单调依赖并影响熵产生率。
2024-12-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Thin Films of Chiral Motors
生物系统中的流体动力学流动通常由表面附近或表面上的活性手性过程产生。重要的例子是跳动的纤毛,肌动球蛋白网络中的力生成,以及与表面相互作用的能动细菌。在这里,我们开发了一个粗粒度的描述,积极的手性电影,捕捉通用功能的流动和旋转模式驱动的手性电机。我们讨论的力和扭矩的平衡内的膜和表面上,并突出的内在旋转场的作用。我们到达一个二维有效的理论,并讨论我们的结果的上下文中的纤毛地毯和薄膜的细菌悬浮液。
2012-01-02 cond-mat.soft physics.bio-ph
Transition to synchrony in chiral active particles
我研究二维手性活性粒子的确定性动力学。粒子被认为是与弹性排斥力相互作用的圆盘。从随机初始条件开始的粒子系综表明了导致其正常扩散的混沌碰撞。这种混乱是短暂的,因为一个同步的无碰撞状态突然建立起来。混沌的寿命随着粒子的数量呈指数增长。外部强迫(周期或混沌),以促进同步过渡。
2020-11-23 cond-mat.soft nlin.CD
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
Chiral active matter in external potentials
该研究探究手性与外势约束的相互作用,通过两种活性物质模型发现径向势下手性等效增约束、非径向势下手性破缺宇称对称性并引发非麦克斯韦-玻尔兹曼分布。
2023-06-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Crystallization of Chiral Active Brownian Particles at Low Densities
Nagoya University(名古屋大学);Osaka University(大阪大学)
研究低密度下手性活性布朗粒子的结晶行为,揭示其在远离平衡时的相变特性。
2025-12-02 cond-mat.soft
Hyperuniform Active Chiral Fluids with Tunable Internal Structure
在活跃系统中观察到的大密度涨落和超均匀性是两个看似不相容的现象。然而,超均匀态的形成最近已被预测在非平衡流体中形成的手性粒子进行圆周运动具有相同的旋向性。在这里,我们报告的证据,实现了超均匀性的手性活性流体组成的梨形昆克辊的任意手性。我们发现,超均匀性和大的密度波动,引发的动态集群,共存于这个系统中,在不同的长度尺度。随着粒子运动曲率的增加,系统失去了超均匀性,将它们转化为局部自旋器。我们的结果通过实验证明了一种新型的超均匀活性流体,并为手性、活性和超均匀性之间的相互作用提供了新的见解。
2022-05-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Emergent Rotation of Passive Clusters in a Chiral Active Bath
Indian Institute of Technology (BHU)(印度理工大学(贝拿勒斯印度教大学))
研究了被动粒子在偏转活性粒子浴中的动力学,发现特定尺寸比和活性粒子填充率下被动粒子簇可表现出持续旋转,揭示了几何、活动性和偏转性之间的微妙平衡。
2026-07-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech