MIPS is a Maxwell fluid with an extended and non-monotonic crossover
本文研究活性胶体悬浮液在MIPS状态下的流变学，发现其表现为粘弹性Maxwell流体且模量交叉点随活性呈非单调变化，揭示了活性力与非平衡相对力学性质的影响。
2025-11-07 cond-mat.soft
Phase Diagram of Active Brownian Spheres: Crystallization and the Metastability of Motility-Induced Phase Separation
运动诱导相分离（MIPS）是纯粹排斥性活性粒子经历液-气相分离的现象，是非平衡相变最简单且研究最广泛的例子之一。在这里，我们表明，MIPS共存的状态实际上只有亚稳态的三维活性布朗粒子在一个非常广泛的条件下，在很长的时间内通过有序过渡，我们称之为活性结晶衰减。在MIPS临界点之上的活动，液体-气体双节点被晶体-流体共存曲线所取代，固体，液体和气体都共存于两条曲线相交的三相点。然而，从无序流体中成核活性晶体需要一种罕见的波动，这种波动表现出固相的近密堆积密度。相应的障碍，结晶是克服一个可行的时间尺度上只有在高活性，只有在流体密度接近最大包装。在平衡状态下，这种致密液体的玻璃化预期被主动力强烈地减轻，使得液体-气体共存的寿命随着活性的增加而稳定地下降，在模拟中表现为在极高活性下的容易的自发结晶。
2021-04-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Percolation transitions in the binary mixture of active Brownian particles with different softness
本文研究了不同软度活性布朗粒子二元混合物的结构性质，发现改变运动性参数会引发运动诱导相分离和渗流转变，且致密相内的复杂结构及非线性标度表明组成异质性会导致复杂的相行为。
2023-07-27 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
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
Systematic extension of the Cahn-Hilliard model for motility-induced phase separation
我们考虑活性布朗粒子的运动诱导相分离（MIPS）的连续模型[J. Chem. Phys. 142，224149（2015）]。使用最近引入的微扰分析[Phys. Rev. E 98，020604（R）（2018）]，我们证明了这个连续体模型在MIPS开始附近简化为经典的Cahn-Hilliard（CH）模型。这使得MIPS成为所谓的主动相分离的另一个例子。我们进一步介绍了一个概括的扰动分析下一个更高的订单。这导致在一个通用的高阶扩展的CH模型的主动相分离。我们的分析建立了数学联系的基本平均场MIPS模型的一方面，和领先的顺序和扩展CH模型的另一方面。通过比较三种模型的数值模拟结果，我们发现在MIPS的起始点附近，首阶CH模型与全连续模型几乎完全一致。我们也给出了估计的控制参数，超过高阶校正成为相关的扩展CH模型比较最近的唯象模型。
2019-01-11 cond-mat.soft
Effective Interactions in Active Brownian Suspensions
活性胶体表现出持续的运动，这可能导致运动诱导相分离（MIPS）。然而，目前还没有微观理论来解释这种现象。我们报告的第一原理理论，自由的拟合参数，活性球形胶体，这表明明确如何有效的多体相互作用潜力产生的活动，以及如何这可以合理MIPS。对于一个被动排斥系统的理论预测相分离和对的相关性与模拟定量一致。对于一个有吸引力的系统的理论表明，相分离成为抑制适度的活动，与最近的实验和模拟一致，并建议在高活性的重入团簇形成的机制。
2015-04-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Impact of dipole-dipole interactions on motility-induced phase separation
我们提出了一个偶极活性布朗粒子系统的流体动力学理论，在弱偶极耦合的制度，预测发病的运动诱导相分离（MIPS），符合布朗动力学（BD）模拟。的流体动力学方程推导出明确粗粒化的微观朗之万动力学，从而允许进入粗粒化模型和粒子分辨模拟的参数的定量比较。在固定密度下进行BD模拟，我们发现偶极相互作用倾向于阻碍MIPS，如在[Liao et al.，软物质，2020，16，2208]。在这里，我们证明了理论方法确实捕捉到了MIPS的抑制。此外，分析的数值获得的，角度相关的关联函数揭示了潜在的微观机制，导致不稳定的均匀相。
2022-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Re-entrant percolation in active Brownian hard disks
研究二维主动布朗硬盘在 MIPS 前的渗流行为，发现活性导致临界密度非单调变化及重入渗流，并用有效势映射揭示高阶结构关联差异。
2024-09-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective temperatures in inhomogeneous passive and active bidimensional Brownian particle systems
本文研究了一个主动相互作用的布朗粒子系统的定态动力学。我们测量的波动耗散定理的违反，以及相应的有效温度，在本地解决的方式。很自然地，在均匀相中，扩散性质和有效温度也是均匀的。相反，在非均匀相（接近平衡和MIPS扇区内）中，颗粒可以分成具有不同扩散性质和有效温度的两组。值得注意的是，在固定的活性强度下，两个相中的有效温度在MIPS区域内保持不同且近似恒定，其值对应于整个系统在相图的该扇区的边界处的值。我们补充的全球平均性能的研究与理论和数值表征的波动分布的单粒子扩散，线性响应，和有效温度在均匀和非均匀相。我们还区分的行为（延时）的有效温度（瞬时）的动力学温度，表明前者是独立的摩擦系数。
2020-05-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spontaneous Micro Flocking of Active Inertial Particles without Alignment Interaction
该研究通过模拟无对齐相互作用的活性惯性粒子，发现运动性诱导相分离中还存在微聚集转变，并用速度序参量和特征长度尺度表征该转变。
2024-02-06 cond-mat.soft
Geometric control of motility-induced phase separation
Emory University（埃默里大学）
研究显示，即使微弱的曲率变化也能有效控制运动诱导相分离现象的形态和位置，通过拓扑结构转变揭示了不同理论框架在主动物质中的应用。
2026-03-14 cond-mat.soft
An Infinite Set of Integral Formulae for Polar, Nematic, and Higher Order Structures at the Interface of Motility-Induced Phase Separation
运动诱导相分离（MIPS）是一种纯粹的非平衡现象，其中自推进颗粒相分离而没有任何吸引力相互作用。MIPS的一个令人惊讶的特征是在界面区域出现极性、非极性和更高阶的结构，其基本物理仍然知之甚少。从MIPS的模型，其中所有的多体相互作用被捕获的有效的速度函数和有效的压力函数，仅依赖于当地的粒子密度，我推导出解析的一组无限的积分公式（IF）的接口处的有序结构。然后，我证明，这些IF的一半，实际上是准确的广泛的一类活跃的布朗粒子系统。最后，我将它们应用到直接粒子动力学模拟的数值数据中进行检验，发现所有的IF在很大程度上仍然有效。
2022-02-03 cond-mat.soft
Clustering of microswimmers: Interplay of shape and hydrodynamics
本研究通过介观流体动力学模拟长球体微型游泳者（squirmers），发现流体动力学相互作用对球形和拉长粒子的运动诱导相分离（MIPS）分别起抑制和增强作用，揭示了形状与流体动力学在活性粒子聚集中的复杂影响。
2018-07-03 cond-mat.soft
Capillary condensation in an active bath
本文研究了由活性布朗粒子（ABPs）组成的溶液中的毛细凝聚过程，并研究了毛细管在运动诱导相分离（MIPS）附近的受力情况。毛细管被建模为两个平行的高纵横比，这是固定在空间的杆。我们考虑一个浴的ABP具有自推进速度远远大于MIPS发生所需的临界速度。对于一个给定的颗粒速度，我们逐渐增加的包装分数的ABPs，从一个均匀的稀相的ABPs和走向双结点的MIPS。根据ABPs的填充率和毛细管宽度，我们发现毛细管杆之间的有效力可以是吸引力或排斥力。事实上，随着宽度的增加，它显示出阻尼振荡，只要毛细冷凝发生。我们详细分析了它们，通过研究颗粒的距离分布从毛细管的内壁和外壁，分别。此外，我们研究了在接近临界点的条件下制备的活性浴中的毛细管。我们没有观察到长程Casimir相互作用存在的迹象。
2019-08-27 cond-mat.soft
Hydrodynamic suppression of phase separation in active suspensions
我们用流体动力学模拟了一个在牛顿流体中蠕动的活动圆盘悬浮液。我们探讨了从稀到密堆积的蠕动面积分数的全范围的数值，并表明“运动诱导相分离”（MIPS），这是最近提出的一般出现在活性物质，并已被视为在模拟活动的布朗磁盘，强烈抑制流体动力学相互作用。我们给出了一个参数，为什么这应该是这样的情况下，并支持它与对应的模拟活动布朗磁盘的参数制度，提供了一个更接近的对应流体动力学悬浮液比以前的研究。
2014-07-22 cond-mat.soft
Activity-induced Nonequilibrium Vaporization Leads to Reentrant Phase Separation
具有纯排斥作用的活性布朗粒子（ABPs）是研究非平衡态对集体行为影响的理想模型。长期以来，人们已经确定，活动可以产生有效的吸引力，导致运动诱导相分离（MIPS），其作用类似于具有吸引力的粒子间相互作用的最简单平衡系统中的（逆）温度。在这里，我们的理论分析MIPS的动力学理论的基础上表明，一种新型的活性诱导的非平衡蒸发是能够阻碍致密相的形成时，活性是足够大的。这样的非平衡蒸发与活动引起的有效吸引一起，从而导致MIPS再入。数值模拟验证了活度对ABPs相行为的非平衡效应，并进一步验证了MIPS对活度和粒子间相互作用强度的依赖性.我们的研究结果突出了活性的非平衡性质对活性系统相行为的独特作用，这可能会激发对平衡和非平衡系统之间的本质区别的深刻见解。
2022-03-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Three-body correlations and conditional forces in suspensions of active hard disks
自推进布朗粒子具有丰富的非平衡物理性质，如运动诱导相分离（MIPS）。虽然几十年来对液体结构的研究已经建立了对被动系统的深刻理解，但对主动悬架中的相关性知之甚少。在这项工作中，我们推导出一个近似的分析理论的三体相关性和力的系统中的活动布朗盘从多体Smoluchowski方程。我们用我们的理论来预测作用在标记粒子上的条件力及其对自推进圆盘推进速度的依赖性。我们确定这些力的优先方向的推进方向和周围粒子的位置。我们进一步将我们的理论与活动盘的有效游泳速度联系起来，这与MIPS的物理学有关。为了测试和验证我们的理论，我们还运行了粒子分辨的计算机模拟，为此我们明确计算了三体力。在这种情况下，我们讨论了近硬相互作用势的积极布朗游泳运动的建模。我们发现我们的模拟和我们的理论的数值解之间非常好的协议，特别是非平衡对分布函数。对于我们的分析结果，我们仔细讨论了他们的有效性范围的上下文中，我们应用的不同水平的近似。这种讨论使我们能够研究粒子对三体力和新兴结构的单独贡献。因此，我们的工作揭示了集体行为，为进一步研究主动悬浮液中的相关性提供了基础，为集体行为提供了新的线索，并向新兴的液态理论迈进了一步。
2018-01-15 cond-mat.soft
Motility-Induced Microphase and Macrophase Separation in a Two-Dimensional Active Brownian Particle System
作为非平衡力的结果，纯排斥性自推进颗粒经历浓相和稀相之间的宏观相分离。我们提出了一个深入的研究，这种动力学诱导相分离（MIPS）在两个维度的活性布朗粒子的有序动力学，我们表明，它是一般伴随着微相分离。密相的生长遵循类似于液-气相分离的规律。然而，它是由六角微区的马赛克，其尺寸不会无限粗化，留下一个扩展的拓扑缺陷的网络，从微观稀释气泡出现。这些有限尺寸结构的特征长度随活性而增加，与初始条件的选择无关。
2021-09-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of the background flow on the motility induced phase separation
本研究模拟活性布朗粒子在四辊流动中的行为，发现背景流动与运动诱导相分离（MIPS）相互作用，产生均匀混合、MIPS及新型流动诱导相分离（FIPS）三种区域。
2025-05-27 cond-mat.soft
Critical Motility-Induced Phase Separation in Three Dimensions is Consistent with Ising Universality
针对临界活性相变普适类的争议，本文通过三维活性布朗硬球MIPS的大规模模拟与有限尺寸标度分析，发现其临界指数与三维伊辛普适类一致，为活性临界行为的普适性提供了数值证据。
2025-11-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamic Clustering of Active Rings
通过模拟研究活性布朗粒子构成的环，发现其以动态聚集取代传统运动诱导相分离，且填充分数增加导致动力学非单调变化，揭示了活性、拓扑与连接性的耦合作用。
2024-02-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Brownian Particles in Random and Porous Environments
活性颗粒的运输可能发生在复杂的环境中，其中它是由活性组分的流动性和环境的淬火无序之间的相互作用而产生的。在这里，我们探讨的结构和动力学性质的主动布朗粒子（ABP）在随机环境中的固定障碍物在三维。我们考虑障碍物的不同布置。特别是，我们认为两个特定的情况下，实验可实现的设置。首先，我们模型钉扎粒子（非重叠）的随机位置，其次是在一个膨胀的凝胶结构，并提供了一个广泛的表征在这些复杂的环境中的ABPs的结构和动力学。我们发现，限制增加了动力学的不均匀性，新的被吸收和局部化的粒子群出现在障碍物附近。这种异质性具有深刻的影响，运动诱导相分离（MIPS）所表现出的颗粒在高活性，从成核和生长在随机无序的多孔环境中的复杂的相分离。
2023-03-29 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
Machine Learning for Phase Behavior in Active Matter Systems
California Institute of Technology（加州理工学院）
我们证明了深度学习技术可以通过在颗粒水平上创建相的概念来预测活性布朗颗粒（ABP）悬浮液中的运动诱导相分离（MIPS）。我们使用一个全连接的网络和一个图神经网络，使用单个粒子的特征来预测粒子属于哪个阶段。由此，我们能够计算出稀粒子的分数，以确定系统是否处于均匀稀，稠密或共存区域。我们的预测进行了比较，从模拟计算的MIPS双结点。两者之间的强烈一致性表明，机器学习提供了一种有效的方法来确定ABP的相行为，并可能被证明对确定更复杂的相图有用。
2020-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cs.LG
Dependence of phase behavior and surface tension on particle stiffness for active Brownian particles
我们研究准二维，单分散系统的活性布朗粒子（ABPs）的活动范围，刚度和密度。我们开发了一种微观分析方法，用于预测运动诱导相分离（MIPS）发生后形成的致密相结构，包括致密簇的面积分数，颗粒间压力和半径。我们的预测是在很好的协议与我们的布朗动力学模拟。然后，我们推导了一个连续介质模型，研究了动量方程中预测的粒子间压力、游动压力和宏观压力之间的关系。我们发现，制定逐点宏观压力作为粒子间的压力和建模的粒子活动，通过空间变化的体力-而不是体积平均游泳压力-结果在连续介质模型和微观理论的压力预测一致。该压力公式还导致相分离区域的表面张力几乎为零，而与活性、刚度和面积分数无关。此外，利用布朗动力学模拟和我们的连续介质模型，我们表明，界面宽度和表面张力，是系统的内在特性。另一方面，如果我们要排除体力活动引起的，我们发现，所得到的表面张力值是线性依赖于模拟的大小，相反的统计力学定义的表面张力。
2021-06-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universal properties of repulsive self-propelled particles and attractive driven particles
本文模拟二维单轴各向异性主动布朗粒子，发现其 MIPS 具有长程关联、各向异性构型和特定临界普适类，并与吸引驱动 RDLG 共享这些宏观性质。
2023-11-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active-parameter polydispersity in the 2d ABP Yukawa model
本文通过模拟研究了二维活性布朗粒子Yukawa模型中平动、转动扩散系数及游动速度等多分散性对结构和动力学的影响，发现参数多分散性影响微小，并建议将其用于加速玻璃态活性系统的平衡。
2023-12-08 cond-mat.soft
Role of Translational Noise in Motility-Induced Phase Separation of Hard Active Particles
本研究探讨平移噪声对活性布朗硬圆盘聚集的影响，发现其非单调调控团簇形态，低值促进运动诱导相分离，高值导致团簇蒸发，并构建理论解释相图。
2025-09-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of polydispersity on the dynamics of active Brownian particles
本文在二维空间中数值研究了具有软排斥势的不同尺寸的自推进圆盘状粒子的动力学和相位。尺寸多样性由多分散指数（PDI）$ε$引入，其是颗粒半径的均匀分布的宽度。粒子的自推进速度控制活性$v$。我们观察到增强动力学的颗粒之间的大尺寸的多样性。我们计算了稳态下的有效扩散系数$D_{eff}$。该体系表现出四个不同的相，小活性的小$D_{eff}$的堵塞相和大活性的高$D_{eff}$的液相。在液相和堵塞相，数的波动分别大于和小于平衡极限。此外，堵塞阶段有两种类型：固体堵塞和液体堵塞的小和大的PDI。而对于小PDI和大PDI，液相被称为运动诱导相分离（MIPS）-液体，我们发现增强的扩散性并将其称为{ \em纯液相}。研究了三种堆积密度$ϕ$的体系，并且对于所有$ϕ$，体系对多分散性的响应是相同的。我们的研究可以帮助理解组织中各种大小的细胞、人工自驱动颗粒或密度环境中不同大小的生物体的行为。
2022-09-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Surface Tension Between Coexisting Phases of Active Brownian Particles
针对活性布朗粒子相分离中表面张力公式的矛盾，本文基于系统内禀压力推导出新的力学表达式，得出显著为正且随活性增加的表面张力，有望解决相关争议。
2025-03-05 cond-mat.soft
Phase behaviour and dynamical features of a two-dimensional binary mixture of active/passive spherical particles
本研究表征了二维活性/非活性布朗粒子二元混合物的相行为与动力学，发现非活性粒子抑制相分离、活性粒子诱导非活性粒子超扩散，且MIPS状态密度下两类粒子扩散系数出现拐点与最大值。
2025-11-11 cond-mat.soft
Active phase separation: role of attractive interactions from stalled particles
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）
本文研究了停滞粒子对主动物质系统相分离的影响，发现少量停滞粒子可显著降低密度实现动态簇形成，填补了理论与实验之间的差距。
2025-12-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Morphological transitions of active Brownian particle aggregates on porous walls
运动诱导的活性布朗粒子（ABPs）的壁聚集是一个很好的研究现象。在这里，我们研究了ABPs在多孔壁上的聚集，这使得颗粒能够以较大的运动性穿透。我们发现，活性聚集体经历了一个形态的过渡，从一个连接的致密相断开液滴的壁孔隙率和颗粒的自我运动性的增加，类似的润湿-去湿过渡平衡流体。我们表明，这两个形态不同的状态是稳定的，至少在某些参数区域的初始条件和独立。我们的分析表明，壁孔隙率的变化会影响聚集体的固有特性，并改变有效的壁-聚集体界面张力，与形态转变的外观一致。因此，密度以及取向分布的仔细分析表明，这种形态转变的根本原因不一定是特定于具有多孔壁的系统，并且可以通过调整限制壁的性质来观察更大类的受限的活性系统。
2020-10-12 cond-mat.soft
Activated coarsening of motility-induced phase separation in random environments
Vellore Institute of Technology（维洛尔理工学院）；Indian Institute of Science Education and Research Berhampur（贝赫拉姆印度科学教育研究所）
通过活性布朗粒子模拟，研究随机力场和随机力矩场两种淬火无序对运动诱导相分离粗化的影响，发现无序破坏传统增长规律，导致活化动力学和对数增长，并连接至无序磁体的钉扎界面物理。
2026-10-06 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Brownian Motion in Two Dimensions
本文研究了单个活性布朗粒子在二维空间中的动力学行为。ABP具有由旋转扩散常数$D_R$设置的固有时间尺度$D_R^{-1}$。我们表明，在短时间$t \ll D_R^{-1}$，“活性”的存在下，在一个强烈的各向异性和非扩散动力学的$(xy)$平面的结果。我们精确计算的边缘分布的$x$和$y$位置坐标以及径向分布，这都是非布朗。此外，我们表明，在早期，ABP具有异常的首次通过性能，其特征在于非布朗指数。
2020-04-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Scalar field theory for (chiral) active Brownian particles: bottom-up derivation revisited
University of Stuttgart（斯图加特大学）
该研究通过压力展开和重正化群方法，自底向上推导了二维活性布朗粒子及其手性变体的标量场理论，揭示了手性模型中的奇项，为活性物质流体动力学描述提供了新途径。
2026-10-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic effects on the liquid-hexatic transition of active colloids
我们数值研究流体力学的作用，在中间活动的活性胶体的液体六角过渡，运动诱导相分离（MIPS）不发生。我们发现，在活性布朗粒子（ABP）的情况下，过渡的临界密度降低时，增加粒子的质量，提高有序，而自推进有相反的效果，在考虑的活动制度。活性流体动力学颗粒（AHP），而不是，在更高的值的包装分数$ϕ$比相应的ABP进行液体-六角转变，这表明流体动力学的无序系统的净效应。在密度增加，接近六方液体的过渡，我们发现在AHP的情况下，出现了自我维持的有组织的运动与粒子群一致地移动。
2022-09-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Learning the Non-Equilibrium Dynamics of Brownian Movies
延时显微成像提供了直接访问软和生命系统的动态。在介观尺度下，这种显微镜实验揭示了内在的波动，这可能有热和非平衡起源。这些内在的波动，连同测量噪声，构成了一个重大的挑战，这些“布朗电影”的动力学分析。传统上，分析这种实验数据的方法依赖于追踪嵌入的或内源性的探针。然而，它是在一般不清楚如何选择适当的示踪剂，这是不明显的，特别是在复杂的多体系统，自由度是最有信息的非平衡性质。在这里，我们介绍了一种替代的，跟踪免费的方法，克服了这些困难，通过一个无监督的分析布朗电影。我们开发了一个降维方案，选择基于耗散的模式的基础上，我们随后学习在此基础上的非平衡动力学和估计的熵产生率。此外，我们推断系统中的时间分辨力图，并表明这种方法可扩展到大型系统，从而提供了一个潜在的替代微观力探针。在对我们的方法进行基准测试后，针对最小的双珠模型，我们通过活性生物聚合物凝胶激发的例子说明了其更广泛的适用性。
2020-01-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Curvature-dependent tension and tangential flows at the interface of motility-induced phases
排斥质子的活性粒子自发地经历运动诱导相分离（MIPS），形成凝聚相和稀相。值得注意的是，沿着这些相之间的界面测量的机械张力是负的。在平衡状态下，这意味着一个不稳定的界面想要扩张，但这些不平衡的系统显示出长期稳定性，并具有固有的刚性边界。在这里，我们详细研究这种现象，使用主动布朗粒子模拟和一个新的参考系。通过从全球（或实验室）的框架转移到一个本地的框架，遵循相边界的动态，我们观察到的界面和张力的测量值的局部曲率之间的相关性。重要的是，我们的分析揭示了持续的局部切向运动的颗粒在气体和致密区域的表面层内的存在。气体中的切向流和致密相表面的自剪切相结合，表明有一个硬化的界面，使粒子沿其自身重新定向，以修复局部波动。这些电流通过失衡的马兰戈尼效应恢复了原本剧烈波动的界面。我们讨论了我们的观察界面动力学的唯象模型的影响。
2018-04-18 cond-mat.soft
Scaling and Condensation of Dry Active Matter Around Circular Obstacles
Faculdade de Física, Universidade Federal do Pará（帕拉联邦大学物理学院）；MMML Lab, Department of Physics, University of Latvia（拉脱维亚大学物理系）；Departamento de Física, Universidade Federal do Ceará（塞阿拉联邦大学物理系）
本研究通过数值模拟揭示干性活性物质在圆形障碍物周围形成的涡旋存在两种标度行为：低密度下局域化饱和，高密度下质量广延增长并形成障碍物稳定的凝聚态。
2026-09-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interacting particles in an activity landscape
该研究通过模拟与理论探究空间依赖游动速度的相互作用活性布朗粒子，揭示活性景观中ABPs无力学平衡的压差来源，明确主动-被动斑块系统无临界点，及高密度下恢复类运动诱导相分离行为的规律。
2022-04-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Local stress and pressure in an inhomogeneous system of spherical active Brownian particles
本文推导了球形活性布朗粒子（ABPs）系统局部体积的应力表达式，通过位力定理获得动量通量与体相应力两种等价形式，并证明主动应力源于动量传递而非边界效应，验证了该系统存在状态方程。
2019-02-20 cond-mat.soft
The Influence of Particle Softness on Active Glassy Dynamics
活性物质的研究越来越倾向于高密度或玻璃态极限。这主要是受到活性玻璃态材料和传统的被动玻璃态物质之间的显著相似性的启发。有趣的是，在这个限制内，最近已经表明，活性准硬球的弛豫动力学是非单调的，并且当固有活性长度尺度（例如，持续长度）等于笼长，即局部粒子笼化的长度尺度。这种最佳的增强效果据称是由于最有效的扫描局部粒子笼。在这里，我们证明，这种效果和它的物理解释是完全保留软积极领域。我们进行了广泛的模拟无热活性布朗粒子（ABPs），并表明，非单调变化的弛豫动力学仍然定性相似，不同的柔软度。我们解释定量的差异，将它们与较长范围的较软的相互作用势，这减少了笼的长度和模糊的内在的积极运动。此外，我们观察到，只有当持久性长度超过笼子的长度，相对于一个等效的被动布朗粒子系统不同的质变开始表现自己。总的来说，我们的研究结果进一步加强了笼的长度的重要性，其关系到相关的活性长度规模的背景下，活性玻璃材料。
2022-09-06 cond-mat.soft
Chiral self-sorting of active semiflexible filaments with intrinsic curvature
活性物质系统中的多体相互作用可以使粒子集体运动并自组织成具有长程序的动态结构。在细胞中，细胞骨架丝的自组装对于细胞运动、结构、细胞内运输和分裂至关重要。在二维基质（如细胞皮质）上，由聚合或运动蛋白相互作用驱动的半柔性细胞骨架细丝可以诱导细丝弯曲和曲率，从而导致有趣的集体行为。例如，已知细菌细胞分裂细丝FtsZ具有内在曲率，这导致其自组织成环和漩涡，并且最近的实验重构了由表面上的马达蛋白驱动的微管的集体运动，观察到由于细丝的马达诱导的曲率导致的集体行为的手征对称性破缺。以往关于驱动细丝系统自组织的研究工作没有研究曲率和细丝结构对集体行为的影响。在这项工作中，我们提出的布朗动力学模拟结果驱动半柔性纤维与固有曲率和研究之间的相互作用纤维的刚度和曲率半径可以调整自组织行为在同手性系统和异手性混合物。我们发现了一个曲率诱导的相变从极性的絮团到自排序的手性团簇，这是修改的细丝的灵活性。这种相变在长时间尺度上将细丝传输从弹道传输改变为扩散传输。
2020-05-24 cond-mat.soft
Diffusion of gravitactic chiral active Brownian particles in an asymmetric channel
Jaypee Institute of Information Technology（贾伊皮斯信息技术学院）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）
研究了非对称通道中 chiral 自驱动粒子在重力场作用下的扩散行为，揭示了外部扭矩与粒子固有角速度共振时的增强扩散现象，探讨了通道长宽比对传输特性的影响。
2026-04-02 cond-mat.soft
Phase coexistence of active Brownian particles
我们研究运动诱导的相分离的活性布朗粒子，这是建模为纯粹的排斥球，由于一个恒定的游泳力与自由扩散的方向移动。本文在幂函数概念的基础上发展了非平衡相共存和界面结构的分析理论。理论预测验证布朗动力学计算机模拟。我们发现，内部的单体力场有四个非平衡的贡献：（i）各向同性阻力和（ii）界面阻力对向前运动，（iii）超绝热球压力梯度和（iv）安静的生活梯度力。内禀球面压力与自由界面极化产生的游动压力相平衡。由于密度分布的不均匀性，静生命力与绝热力相反。静态寿命和绝热力的平衡通过两个体态函数的相等性来确定体共存，这与界面贡献无关。内力场是依赖于密度和电流的运动泛函，但与外力和游动力无关，与幂函数理论一致。相变起源于非平衡排斥，与敏捷的气体是更排斥比安静的液体。
2019-11-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Controlling inertial active Brownian motion via stochastic resetting
Institute of Physics（印度物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立大学）；Department of Physics, University of Vermont（佛蒙特大学物理系）
本文研究了通过随机重置控制惯性主动布朗运动，揭示了惯性对重置控制输运的显著影响，包括增强局部化和非高斯稳态特征。
2026-10-14 cond-mat.soft
Mean first passage time of chiral active Brownian particles
Fred Hutchinson Cancer Center（弗雷德·哈钦森癌症中心）；University of Canterbury（坎特伯雷大学）；University of Alberta（阿尔伯塔大学）
研究手性活性布朗粒子在一维和二维受限域中的逃逸动力学，通过解析和数值方法揭示平均首次通过时间随手性变化的非单调行为，并发现存在最优手性最小化逃逸时间。
2026-07-13 cond-mat.soft
Bayesian analysis of time series of single RNA under fluctuating force
从单分子动力学数据中提取生物分子的内在动力学信息具有重要的生物物理意义。在这项工作中，我们从理论上探讨了从光镊中进行的强制折叠/展开实验获得的时间序列推断单个RNA的内在动力学参数的可行性，其中分子两侧是长的双链DNA/RNA手柄，并被拴在两个大珠子之间。我们首先构建了一个粗粒度的实验系统的物理模型。该模型捕捉了主要的物理因素：布朗运动的珠，分子结构的转变，和手柄和RNA的弹性。然后，基于该模型的解析解，提出了一种基于蒙特卡罗马尔可夫链的贝叶斯方法，从距离或力的噪声时间序列中推断RNA的内在动力学参数。由于微珠的布朗运动和结构转变所引起的力的涨落对RNA的跃迁速率有显著的调节作用，因此我们证明了这种统计方法比传统的直方图拟合方法更能准确、有效地推断分子的内禀参数.
2007-10-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Brownian gyration of an inertial ellipsoid
University of Calcutta（加尔各答大学）；CY Cergy Paris Université（塞吉-蓬图瓦兹CY大学）
研究非球形粒子在欠阻尼条件下的布朗旋转，通过惯性朗之万动力学分析陷阱不对称性、温度差及粒子形状和取向对旋转的影响，揭示球形与非球形粒子的差异。
2026-06-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Identifying the signatures of residual activity in harmonically bound active Brownian dynamics
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
研究谐波束缚活性布朗粒子动力学，通过解析计算和数值模拟，分析不同活性下多种动力学指标变化，识别谐波约束阻碍后残余活性特征，揭示不同位置分布 regime 中动力学受残余活性影响的情况。
2026-07-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Resonances arising from hydrodynamic memory in Brownian motion - The colour of thermal noise
观测小探针与环境相互作用的布朗运动是表征软物质的主要策略之一。布朗粒子的运动基本上由两个相互抵消的力控制。首先，粒子被与周围溶剂分子的快速碰撞驱动，称为热噪声。第二，颗粒和粘性溶剂之间的摩擦阻尼其运动。传统上，热力被假定为随机的，其特征在于由白噪声谱。假设摩擦力由斯托克斯阻力给出，这意味着运动是过阻尼的。然而，当颗粒从波动的流体分子接收动量时，它也使其紧邻的流体移位。夹带的流体作用在球体上，并产生长程相关。这种流体动力学记忆转换为热力，显示有色噪声谱。即使在佩兰关于布朗运动的开创性实验100年后，对这种颜色的直接实验观察仍然是难以捉摸的。在这里，我们测量光谱的热噪声通过限制布朗波动的微球由一个强大的光阱。我们发现，由于流体动力学的相关性的球的位置波动的功率谱密度表现出强烈的对比，过阻尼系统的共振峰。此外，我们表明，峰值放大可以通过参数激发实现。在类比基于微流体的传感器，我们的研究结果表明，颗粒流体阱系统可以被认为是一个纳米机械谐振器，其中固有的流体动力学回流增强共振。因此，热噪声中的细节不是干扰，而是可以用于开发用于芯片实验室应用的新型传感器和基于粒子的测定。
2011-08-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Chemical potential in active systems: predicting phase equilibrium from bulk equations of state?
我们推导出一个微观表达式的数量$μ$，起着作用的活性布朗粒子（ABPs）的化学势在一个稳定的状态下，在没有旋涡。我们发现，$μ$包括（i）一个固有的化学势类似于被动系统，这取决于密度和自推进速度，但不依赖于外部电位，（ii）外部电位，和（iii）一个新推导的单体游泳电位由于粒子的活动。我们对活性布朗粒子的模拟结果与Fokker-Planck的计算结果吻合得很好，并证实了对于平面几何中的几种非均匀活性流体，在其稳态下，$μ(z)$是空间常数.最后，我们表明，ABPs与平面界面的相共存，不仅满足机械，而且扩散平衡。的共存可以很好地描述，通过等同的体积化学势和体积压力从批量模拟系统具有低活性，但需要明确的评价界面的贡献在高活性。
2018-01-16 cond-mat.soft
