Squeezed in three dimensions, moving in two: Hydrodynamic theory of 3D incompressible easy-plane polar active fluids
我们研究了三维（3D）不可压缩集合的自推进实体与非零平均速度状态下的动量汇接触的流体动力学行为，以下称为3D易平面不可压缩极性活性流体。我们表明，该系统的流体动力学模型属于同一普适类的平衡系统，即一个特殊的三维各向异性磁铁。后者可以进一步映射到另一个平衡系统上，即滑动柱相中的DNA-脂质混合物。通过这些联系，我们找到了三维易平面不可压缩极性活性流体阻尼系数的发散重整化，并得到了它们的等时速度关联函数。
2018-05-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Polar flock in the presence of random quenched rotators
我们研究了一组极性自推进粒子（SPPs）在二维基板上的随机猝灭旋转子的存在下。这些旋转器的作用类似于障碍物，其将SPP的取向旋转由其固有取向确定的角度。在零自推进极限下，我们的模型退化为具有淬火无序的平衡态$XY$模型，而对于清洁系统，它类似于Vicsek的极性群模型.我们注意到，少量的淬灭转子破坏了通常在干净的SPP中注意到的长程序。该系统显示出一个准长程序状态，直到一些中等密度的旋转子。当转动子密度进一步增加时，在某一临界转动子密度下，系统表现出从准长程序到无序态的连续转变。我们的线性化流体动力学计算预测各向异性高阶波动的两点结构因子的密度和速度场的SPP。我们认为，非线性项可能抑制这种波动，使没有长程序，但只有准长程序盛行的系统。
2018-12-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Incompressible polar active fluids in the moving phase
我们研究了在不可压缩极限空间维度$d>2$中具有排列相互作用的运动粒子的一般系统在运动相中的普遍行为。使用动力学重整化群分析，我们得到精确的动力学，粗糙度和各向异性指数，描述这种不可压缩系统的标度行为。这是第一次一个令人信服的论据已被赋予的确切值的反常标度指数的群通过各向同性介质中$d>2$。
2018-07-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Can exact scaling exponents be obtained using the renormalization group? Affirmative evidence from incompressible polar active fluids
本文对不可压缩极性活性流体的有序相进行精确重整化群（ERG）分析，证实了先前微扰RG方法得到的精确非高斯标度指数在非微扰设定下依然成立，并揭示了系统的RG流及活性Goldstone区的长程标度行为。
2024-04-18 cond-mat.soft physics.bio-ph
Active nematic defects in compressible and incompressible flows
本文研究了在有无不可压缩约束下主动流驱动下基底上主动薄膜的动力学行为，通过数值模拟和理论分析，我们发现主动薄膜在可压缩情况下是稳定的，而在不可压缩约束下则变得不稳定。对于可压缩流在足够高的活动，稳定的拱组织成一个近晶状的模式，这会导致相关的全球极性有序的$+1/2$的缺陷。相比之下，发散自由流动引起的局部的$+1/2$缺陷，由相邻缺陷的反对齐对，如在以前的研究中建立的顺序。
2022-10-28 cond-mat.soft
The Order-disorder Transition in Incompressible Polar Active Fluids with an Easy Axis
本文推导了具有易轴各向异性的干极性活性流体的流体力学方程，并通过映射到偶极伊辛模型，精确求解了三维及二维双圈阶的有序-无序转变临界行为。
2025-07-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Hamiltonian Active Particles in Incompressible Fluid Membranes
Birla Institute of Technology and Science, Pilani（比拉理工学院）；Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）
本文提出了一种哈密顿框架，用于研究嵌入在不可压缩二维膜中的推子和拉子偶极子的相互作用，揭示了远场偶极子流的无旋特性及哈密顿动力学对活性偶极子集体行为的影响。
2026-07-01 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Noise-induced quenched disorder in dense active systems
研究发现在密集极性圆盘系统中，中等噪声水平会诱导出一种介于标准无序和极性有序之间的淬火无序态，通过Ornstein-Uhlenbeck过程解析其机制并验证临界噪声。
2023-04-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of packed swarms: time-displaced correlators of two dimensional incompressible flocks
该研究通过三种重整化群近似方案解析计算二维KPZ类不可压缩极性活性流体的标度指数，所得粗糙度与各向异性指数接近精确值，验证了动力学指数z预测的定量准确性。
2023-04-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Swarming in the Dirt: Ordered Flocks with Quenched Disorder
分析了猝灭（冻结）无序对活性粒子集体运动的影响。我们发现，积极的极性系统是更强大的淬火无序比平衡铁磁体。长程有序（非零平均速度$\langle{\bf v}\rangle$）即使在空间维度$d=3$中也在淬火无序的存在下持续存在;在$d=2$中，准长程有序（即，空间速度相关性随距离按幂律衰减）发生。在平衡体系中，只有准长程有序的$d=3$和短程有序的$d=2$是可能的。我们对二维的理论预测得到了模拟的证实。
2018-05-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Finite-size scaling and double-crossover critical behavior in two-dimensional incompressible polar active fluids
我们通过对不可压缩Toner-Tu（ITT）场论的大量数值模拟和详细的有限尺寸标度（FSS）分析，研究了二维不可压缩运动粒子系统中的有序-无序转变.在探索的参数空间的过渡看起来是连续的，但有效的磁化率指数$γ/ν$和动态指数$z$表现出强烈的，非单调变化的系统大小的形式的双交叉。在小尺寸下，均匀$k=0$模式的平均场指数，而空间波动遵循高斯统计。第一个交叉标志着从这个政权的一个系统的行为像平衡XY模型与长程偶极相互作用和涡激的偏离。在较大的尺寸，缩放偏离偶极XY行为和第二个交叉观察，大概是渐近ITT普适性类。在这种真正的非平衡行为的交叉点，平流来加快波动的传输，抑制大规模波动，并帮助稳定长程序。我们得到了ITT类的泛Binder累积量和指数的估计和界。我们提出了一个简化的流体动力学理论，以前被忽视，定量地描述了第一标度制度。通过提供一个相对全面的数值图像和一个新的分析描述，我们的研究结果有助于阐明有限尺寸效应的关键活性物质系统，这已被认为是相关的理解无标度行为在真正的羊群或成群。
2022-11-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Active uniaxially ordered suspensions on disordered substrates
主动系统的多个实验考虑在基板上或沿一个方向限制在腔室中的定向主动悬浮液。在这种几何结构中的极性相和非极性相的理论在A. Maitra等人，arXiv 1901.01069和A. Maitra等人，PNAS 115，6934（2018）。然而，在许多实验环境中，由于衬底而存在的猝灭随机无序不能完全消除，这可能掩盖了这些理论的预测。在本文中，我认为淬火取向无序的极性和非极性悬浮液在基板上的相行为的影响。我表明，极性悬浮液具有长程序的二维异常数波动，而他们的非极性对应物只有短程秩序，虽然与相关长度，可以增加活动，甚至更暴力的数波动比活性向列没有淬火无序。这些结果应该是有价值的解释实验上的活性悬浮液在基板上随机无序。
2019-10-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic Theory of Flocking in the Presence of Quenched Disorder
分析了淬（冻）态取向无序对活性粒子集体运动的影响。我们发现，退火无序（朗之万噪声），积极的极性系统是更强大的淬火无序比他们的平衡同行。特别是，长范围顺序（即，非零平均速度（$\langle {\bf v} \rangle$）的存在即使在空间维度$d=3$中也在淬火无序的存在下持续，而在平衡系统中，它甚至被$d \le 4$中的任意弱无序破坏。此外，在$d=2$中，准长范围顺序（即，空间速度相关性随距离按幂律衰减）发生在存在淬火无序时，这与在平衡中唯一能存活的短程有序相反。二维和三维的模拟证实了这些预测。
2018-05-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Surprising mappings of 2D polar active fluids to 2D soap and 1D sandblasting
活动流体和生长界面是两个研究得很好但非常不同的非平衡系统。每一种都表现出与平衡态完全不同的非平衡态行为。在这里，我们证明了这两者之间的一个令人惊讶的联系：在两个空间维度的不可压缩极性活性流体的有序相没有动量守恒，和增长的一维界面（即1+1维Kardar-Parisi-Zhang方程），实际上属于同一个普适类。这个普适类还包括两个平衡系统：二维近晶相液晶和一种特殊的约束二维铁磁体。我们使用这些连接表明，二维不可压缩的羊群是强大的波动，并表现出普遍的长程，各向异性的时空相关性的波动。我们也因此确定的各向异性指数$ζ$和粗糙度指数$χ_{_{x,y}}$，这些相关性的特征的确切值。
2016-06-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Pattern selection and the route to turbulence in incompressible polar active fluids
本文通过微游动速度场最小模型，解析和数值研究了极性活性流体中方形涡旋晶格向介观湍流转变的路径，发现活性强度对活性湍流的作用类似于雷诺数对惯性湍流的作用。
2024-06-10 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Quenched Charge Disorder and Coulomb Interactions
我们开发了一个一般的形式主义，调查淬火固定电荷无序有效的静电相互作用在一个单组分（反离子）库仑流体带电表面之间的影响。分析结果明确推导出两个渐近和互补的情况下：i）平均场或泊松-玻尔兹曼极限（包括高斯波动校正），这是有效的小静电耦合，和ii）强耦合极限，其中介导的抗衡离子的静电相关性变得显着大，例如，实现了高价抗衡离子的系统。在特殊情况下，两个并列和理想极化的平面表面具有相等的平均表面电荷，我们发现的效果的障碍是零的平均场水平，因此板排斥。然而，在强耦合极限，电荷无序的效果原来是添加剂的自由能，并导致增强的两个表面之间的长程吸引力。我们发现，平衡板间的表面之间的距离降低升高的无序强度（即增加平均表面电荷周围的均方差），并最终趋于零，这表明无序驱动的崩溃过渡。
2005-07-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Emergence of dynamic vortex glasses in disordered polar active fluids
在平衡状态下，无序与拓扑缺陷合谋，重新定义了晶体、超导体和液晶等各种系统中物质的有序状态。然而，远离平衡，淬火无序对活性凝聚态物质的影响实际上仍然是未知的。在这里，我们揭示了一种状态的强烈无序的活性物质，没有对应的平衡：一个动态的旋涡玻璃。结合高含量的微流体实验和理论，我们展示了胶体群如何集体巡航通过无序而不放松其流动的拓扑奇异性。由此产生的状态是高度动态的，但流动模式，由有限密度的冻结旋涡，是固定的和指数退化。淬火各向同性无序作为一个随机的规范场，将活性液体变成动态涡旋玻璃。我们认为，这种强大的机制应该塑造集体动力学的一大类无序的活性物质，从合成活性向列细胞的集合探索异质介质。
2020-09-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The role of fluid flow in the dynamics of active nematic defects
我们适应Halperin-Mazenko形式主义来分析二维主动向列相耦合到一个通用的流体流动。控制流体动力学方程导致的演化规律的拓扑缺陷和它们相应的密度场。我们发现，$\pm 1/2$缺陷是由当地的流体流动，并通过与流动剪切速率耦合的取向。在过阻尼和可压缩的限制，我们恢复了先前获得的主动自推进的+1/2缺陷。非局部流体动力学效应主要对不可压缩流动是重要的，对于不可压缩流动，不可能仅为了局部缺陷极化而消除流体速度。对于电荷相反的两个缺陷的情况下，非局部流体动力学相互作用介导的非互易的压力梯度力。最后，我们推导出耦合到任意（可压缩或不可压缩）流体流的缺陷气体的连续方程。
2020-12-05 cond-mat.soft
Novel critical phenomena in compressible polar active fluids: A functional renormalization group approach
活性物质不仅与生命物质和各种非平衡体系有关，而且是新物理学的沃土。事实上，动态重整化群（DRG）分析已经发现了许多新的普适类（UC）在极性活性流体-一个原型的活性物质系统。然而，由于DRG方法中固有的技术困难，几乎所有先前的研究都局限于不可压缩或无限可压缩（即，马尔萨斯）限制，并且当结合使用$ε$ -扩展时，扩展到单回路水平。在这里，我们使用功能重整化群方法，绕过这些困难和首次揭示了新的临界行为在可压缩极性活性流体，并计算相应的临界指数超过一圈的水平。具体来说，集中在一个多临界区域的系统，我们发现了三个新的UC和量化其相关的标度行为附近的上临界尺寸$d_c = 6$。
2022-10-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Swimmer suspensions on substrates: anomalous stability and long-range order
我们提出了一个全面的理论的动力学和波动的二维悬浮的极性活性粒子在不可压缩流体局限于基板。我们表明，依赖于一个单一的参数的符号，一个状态与极性取向顺序是非常稳定的（或非常不稳定），与非零的松弛（或增长）率为零波数的角波动。这种在稳定状态下对对称性破缺模式的屏蔽确实会导致常规的而不是Bricard等人所认为的巨大的数字波动，Nature ${\bf 503}$，95（2013），但是它们在展曲稳定的群中的弯曲不稳定性不存在，并且极性相在二维中具有长程序。我们的理论也描述了受限的三维薄膜悬浮液的活性极性粒子以及致密的可压缩的活性极棒，并预测了一个植绒过渡没有带状不稳定性
2019-01-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
