Defect absorption and emission for $p$-atic liquid crystals on cones
本文研究了固定曲面上$p$型液晶的基态构型.我们专注于内在的几何形状，并表明等温坐标是特别方便的，因为它们明确地编码的几何贡献的弹性潜力。在具有半角$β$的圆锥的特殊情况下，顶点产生$-χ$的有效拓扑电荷，其中$2πχ= 2π(1-\sinβ)$是圆锥的亏损角，并且电荷$σ$的拓扑缺陷在与顶点相互作用时表现得好像它具有有效拓扑电荷$Q_\mathrm{eff} = (σ- σ^2/2)$。当锥的亏损角变化时，锥顶的有效电荷导致锥顶的缺陷吸收和发射。对于总的拓扑缺陷电荷1，例如，在边缘处的切向边界条件所施加的，我们发现，对于盘的基态配置由$p$缺陷组成，每个电荷$+1/p$位于半径为$d = (\frac{p-1}{3p-1})^{\frac{1}{2p}} R$的同心环上等间隔，其中$R$是盘的半径。在底部具有切向边界条件的圆锥体中，我们发现了三种基态构型随锥角的变化：（1）对于尖锥，所有的$+1/p$缺陷都被顶点吸收;（2）对于中间锥角，部分$+1/p$缺陷被顶点吸收，其余的沿侧面的同心环等间距分布;（3）对于几乎平的圆锥体，所有的$+1/p$缺陷沿着侧面上的同心环等距分布。这里的缺陷位置和吸收跃迁复杂地依赖于$p$和赤字角，我们分析计算。我们检查这些结果与数值模拟的一组相称的锥角，并找到很好的协议。
2022-04-13 cond-mat.soft
Long-ranged order and flow alignment in sheared $p-$atic liquid crystals
本文建立了具有一般$p-$折叠旋转对称性的$p-$型液晶流体力学理论。我们的方法，直接体现了离散的旋转对称性的$p-$动态相位的序参量张量的基础上，使我们能够揭示流动的$p-$ atics，以前的理论，其特征在于${\rm O(2)}$旋转对称性，不能占几个未知的方面。这包括在任意剪切速率的简单剪切流的存在下长程取向顺序的开始，与二维液晶的标准准长程顺序相反，以及在大剪切速率下流动对齐的可能性。
2021-11-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Exotic liquid crystalline phases in monolayers of vertically vibrated granular particles
本文结合理论、实验与模拟研究垂直振动颗粒单层中的奇异液晶相，揭示三角形和圆柱颗粒的高阶 $p$-atic 序、拓扑缺陷及密度泛函理论的局限。
2022-11-16 cond-mat.soft
Anyonic defect braiding and spontaneous chiral symmetry breaking in dihedral liquid crystals
二面角（“$k$ -活性”）液晶（DLC）是表现出$k$ -折叠离散旋转和反射对称性的微观组成颗粒的集合体。二维$k$型DLC可以包含分数拓扑电荷$\pm m/k$的点缺陷，这是对双液晶中半整数缺陷的推广。从一个通用的微观模型出发，我们得到了一个统一的流体动力学描述的DLCs与对齐或反对齐的短程相互作用的Ginzburg-Landau和Landau-Brazovskii-Swift-Hohenberg理论的一个普遍的复杂的序参数场。在此框架的基础上，我们证明了在粒子和连续模拟绝热编织协议，通过适当的边界条件实施，可以模拟任意离子交换行为在经典系统。平均场论的解析解和模拟进一步预测了反取向DLC中一种新的自发手征对称性破缺跃迁，与粒子模拟中观察到的模式定量一致。
2021-07-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Abelian-Higgs-Navier-Stokes Hydrodynamics for Nematic Films with Defects
本文提出了一种新的单轴向液晶薄膜缺陷流体力学理论。引入了一个包含屏蔽的规范场，得到了具有二维阿贝尔-希格斯模型形式的静态弹性自由能。流体动力学方程通过de~Groot和Mazur的标准方法导出。通过工作在附近的Bogomol'nyi方程的缺陷中心运动的后果进行了概述。
1998-11-24 cond-mat.soft
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
Hydrodynamic instabilities in active cholesteric liquid crystals
本文描述了在胆甾相液晶中引入主方向沿局域指向矢的主动应力的基本性质和结果。螺旋基态被发现是线性不稳定的拉伸应力，没有阈值的限制，在无限大的系统尺寸，而收缩应力的流体动力学屏蔽的弹性给一个有限的阈值。这是证实数值和非线性后果的不稳定性，在伸展和收缩的情况下，进行了研究。我们还考虑了与缺陷相关的应力在pitch（$λ$线），并显示如何几何形状附近的缺陷产生阈值的流动，让人想起那些在活动向列相的缺陷。在大的可扩展活动$λ$线是自发创建的，并可以形成由恒定的活动流维持的稳态模式。
2017-01-18 cond-mat.soft
Hydrodynamics of Active Defects: from order to chaos to defect ordering
拓扑缺陷在二维材料物理中起着重要的作用。当在活跃向列相中被驱离平衡时，向错可以获得自发的自我推进，并且在扩散时驱动自我维持的流动。在这里，我们构建了一个通用的流体动力学理论的二维活动中断了大量的这种缺陷。我们的方程描述了流动和时空缺陷混沌特征的主动湍流，甚至接近缺陷解约束过渡。在高活性，非平衡扭矩结合多体屏蔽导致主动向错自发打破旋转对称性，形成集体移动的缺陷有序极性液体。通过识别缺陷作为相关的准粒子激发，我们构建了一个全面的二维主动向列相相图。使用我们的流体动力学方法，我们还表明，活动梯度可以像“电场“，驱动拓扑电荷的排序。这表明了我们的连续模型的多功能性和它的相关性，用于量化使用空间不均匀的活动，以控制主动流动和制造具有针对性的传输能力的有源器件。
2019-10-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamics of topological defects in nematic liquid crystals
我们发现回流，序参量和速度场之间的耦合，有一个显着的影响缺陷的运动在双折射液晶。特别是缺陷的速度可以强烈地依赖于在两个维度的拓扑强度和在三维方向上的核心的旋转方向。
2002-01-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergent Synchronization and Defect Dynamics in Confined Chiral Active Suspensions
通过大规模流体动力学模拟，研究中等雷诺数下受限扭矩驱动粒子悬浮液的自组织：二聚体结晶、倾斜同步，极性指向矢形变并成核±1拓扑缺陷，揭示纯流体动力学同步路径及缺陷介导动力学。
2025-11-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic thinning of a coating film induced by a small solid defect: evidence of a time-minimum thickness
本研究针对涂覆工艺中固体缺陷致涂膜不均的问题，通过实验观测纤维周围涂膜凹槽厚度演化，结合几何分析与薄膜方程推导标度律，揭示时间最小厚度规律及分子间力的影响，为工业涂覆缺陷防控提供依据。
2024-09-18 cond-mat.soft
Hydrodynamics and multiscale order in confluent epithelia
构建了汇合上皮组织的流体力学理论，揭示集体迁移上皮组织具有向列序与六重序的多尺度液晶结构，并用自驱动Voronoi模型和多相场模型验证了结构因子的双幂律标度，为理解细胞层多尺度序提供了理论框架。
2024-01-10 cond-mat.soft physics.bio-ph
Defect Spirograph: Dynamical Behavior of Defects in Spatially Patterned Active Nematics
活性液晶中的拓扑缺陷可以通过引入活性梯度来限制。在这里，我们研究了两个缺陷的动力学行为，由一个尖锐的活动梯度，分离的主动圆形区域和周围的被动dielectric材料。连续模拟被用来解释如何之间的相互作用，能量注入到系统中，流体动力学相互作用，和摩擦力支配的动态拓扑所需的自推进$+1/2$缺陷。我们的研究结果是合理的，在活动和摩擦阻尼强度方面的缺陷的动态响应的相图。基础相图的不同区域对应于不同的动力学模式，即不动缺陷（ID）、缺陷的稳定旋转（SR）、弹跳缺陷（TB）、弹跳巡航缺陷（BC）、跳舞缺陷（DA）和具有不规则动力学的多个缺陷（MD）。这些动态提高了产生用于微流体应用的同步缺陷阵列的前景。
2021-05-23 cond-mat.soft
Dynamics of active defects on the anisotropic surface of an ellipsoidal droplet
细胞是生命有机体的基本组成部分，具有一系列形状、形态和纹理，编码特定的功能和物理行为。阐明这一守则的规则仍然是一个挑战。在这项工作中，我们创建仿生结构的构建块涂层的椭圆形液滴的近晶相液晶与蛋白质为基础的活性细胞骨架凝胶，从而获得核-壳结构。通过利用图案化的纹理和各向异性形状的近晶核心，我们能够塑造复杂的线虫动力学的界面活性材料，并确定新的时间依赖性的状态，拓扑缺陷周期性地振荡之间的旋转和平移制度。我们的活性向列体的线虫流体动力学模拟表明，除了拓扑结构和活动，活性材料的动力学的深刻影响的局部曲率和近晶纹理的液滴，以及外部水动力。这些结果说明了如何将这些约束纳入到积极的微壳编排显着的时空图案，提供关键的生物过程的新见解，并提供引人注目的前景设计生物启发的微型机器。
2023-03-23 cond-mat.soft
The Role of Elastic Anisotropy in Active Nematics
本研究分析弹性常数各向异性对活性向列相流体动力学的影响，基于多极框架发现单极畸变的新型活性扭矩、偶极子推进变化，二维点缺陷影响微小，并确定缺陷对的弹性扭矩。
2025-11-11 cond-mat.soft
Hydrodynamic crystals: collective dynamics of regular arrays of spherical particles in a parallel-wall channel
通过对多个$10^3$流体动力耦合固体球的数值模拟，研究了悬浮在两个平行壁面之间的流体中的直线运动和规则正方形排列的颗粒的集体运动。我们的新的加速斯托克斯动力学算法依赖于简化与Hele-Shaw渐近远场形式的粒子散射流。模拟揭示了粒子位移波的传播，变形和重排的颗粒晶格，有序阵列中的位错缺陷的传播，以及有序和无序区域的长期共存。
2008-04-17 cond-mat.soft
Command of active matter by topological defects and patterns
自推进细菌是自然界的奇迹，具有为未来的动态材料和微系统提供动力的潜力。挑战在于如何控制它们混乱的行为。通过分散游泳枯草芽孢杆菌在液晶环境中的各向异性轴的空间变化的方向，我们展示了控制细菌的分布，几何形状和极性的轨迹。细菌能识别液晶变形的细微差别，在纯展曲和弯曲区域进行双极游动，但在混合展曲-弯曲区域切换到单极游动。它们区分拓扑缺陷，朝向正拓扑电荷的缺陷并避免负电荷。细菌对预先施加的取向模式的敏感性代表了流体动力学和活性物质拓扑结构之间相互作用的一个新方面。
2016-11-19 cond-mat.soft
Vortex formation and dynamics of defects in shells of active nematics
本文提出了一个含任意缺陷的有源双折射液晶薄球壳的流体力学模型。由指向矢中的缺陷产生的主动流动导致形成稳定的涡流，类似于在平面几何形状的受限系统中所看到的那些，其产生四个+1/2缺陷的有效动力学，再现了实验中观察到的四面体到平面的振荡。随着活动的增加和旋涡的增强，缺陷被更紧密地拉成对，绕着对跖点旋转。我们扩展这种情况，也描述了其他配置的缺陷的动态。例如，两个+1缺陷被发现吸引或排斥，根据当地的几何特征的指向矢场周围，而额外的对相反的电荷缺陷可以引起包含两个以上的漩涡流状态。最后，我们描述了缺陷的方向和奇异点的流动之间的一般关系，并建议的三维性质的流动和变形的形状的壳的影响。
2017-01-27 cond-mat.soft
Hydrodynamics of chiral nematics in a channel and sudden contraction geometry
本研究通过数值模拟探究手性、黏性及受限几何对胆甾相液晶流动与缺陷的影响，揭示了不同手性下的缺陷演化规律及突缩结构中的流动耦合特性，为相关领域应用提供了新依据。
2025-09-04 cond-mat.soft math-ph math.MP
Hydrodynamic Modeling of Odd Nematic Elasticity in Liquid Crystals
Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
本文提出了一种新的流体动力学模型，用于研究液态晶体中奇弹性偶极弹性的非对称相互作用，揭示了域墙自推进和点缺陷自旋等新现象。
2026-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Spontaneous flows and dynamics of full-integer topological defects in polar active matter
自推进粒子的极性活性物质维持通过全整数拓扑缺陷的自发流动。我们从理论上研究了极性和偶极作用力对$\pm 1$缺陷周围流动剖面的影响，以及粘性和摩擦耗散存在下它们之间的相互作用。由主动应力引起的涡度在$+1$缺陷处是非零的，这有助于作用在缺陷上的主动扭矩。在数值模拟中观察到的水动力屏蔽（零摩擦）的情况下，预测近核心的流动逆转。虽然$\pm 1$缺陷是由于主动应力而自发流动的来源，但它们成为由极性主动力诱导的流动的汇。我们分析表明，由极性主动力引起的流速增加远离$\pm 1$缺陷的均匀远场，而其相关的涡度场衰减为$1/r$在远场。在摩擦为主的制度，我们表明，由极性主动力引起的流动增强缺陷对湮灭，并仅取决于一对相反电荷的缺陷相对于背景极化场的取向之间的取向。有趣的是，我们发现，这种湮灭动力学通过相互缺陷缺陷相互作用是距离无关的，在矛盾的偶极主动力的效果，衰减成反比的缺陷分离距离。因此，我们的分析揭示了一个新的，真正的长程机制的极性活性物质的相反电荷的拓扑缺陷的成对相互作用。
2023-03-13 cond-mat.soft
Memory effects, arches and polar defect ordering at the cross-over from wet to dry active nematics
本研究通过解析和数值方法，揭示摩擦增强使活性向列相中缺陷尾迹更持久，形成极性有序的拱形结构，并与干性系统现象对比。
2022-01-26 cond-mat.soft
Metachronal waves in the flagellar beating of $Volvox$ and their hydrodynamic origin
真核生物的纤毛和鞭毛能够在大尺度上协调它们的跳动，通常以异时波的形式表现出集体动力学。这种行为的起源-可能受到机械相互作用和直接生物调节的影响-知之甚少，这在很大程度上是由于缺乏定量的实验研究。在这里，我们详细介绍了鞭毛协调的表面上的多细胞藻类$Volvox~carteri$，一个新兴的模式生物鞭毛动力学。我们的研究首次揭示，观察到的平均异时协调被周期性相位缺陷打断，在此期间，同步是部分的，仅限于特定的细胞群。流体动力学耦合振子的极小模型可以半定量地再现平均异时动力学的特征和缺陷的出现。我们系统地研究了模型的行为，通过评估改变固有转子特性的影响，包括振荡器刚度和内部驱动力的性质，以及它们的几何特性和空间布置。我们的研究结果表明，异时协调遵循从变形的振荡器的极限环引起的流体动力学应力，和缺陷的结果从足够陡峭的本地偏置振荡器的固有频率。此外，我们发现，在固有转子频率的随机变化增加了新兴异时波的平均属性的鲁棒性。
2015-05-10 cond-mat.soft q-bio.CB
Multi-Particle Collision Dynamics Algorithm for Nematic Fluids
在有限的，流动的液晶内的传输，自组装和缺陷动力学的研究需要通用的和计算效率高的介观算法来考虑波动的线虫流体动力学相互作用。提出了一种基于多粒子碰撞动力学（MPCD）的二维和三维液晶流体动力学和指向矢场的数值模拟方法。向列-MPCD方法被示出为成功地再现的液晶的特征，包括向列-各向同性相变与滞后在3D中，缺陷动力学，各向同性弗兰克弹性系数，翻滚和剪切对齐制度和边界条件依赖的序参量字段。
2015-04-18 cond-mat.soft
Simulations of liquid crystal hydrodynamics
本研究提出一种处理张量序参量与流动耦合的格子Boltzmann算法，用于液晶流体动力学模拟，验证了其在缺陷合并、Poiseuille流状态及剪切相共存等非牛顿流动行为研究中的有效性。
1999-12-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Hydrodynamic interactions in active colloidal crystal microrheology
在稠密的胶体中，通常认为流体动力学相互作用不起作用。然而，一个发现的理论量化往往是失踪。我们提出了计算机模拟的实验，其中一个大的胶体颗粒被拖动通过胶体晶体的动机。为了量化远程流体动力学的影响，我们模拟设置传统的朗之万动力学模拟和有限的流体动力学相互作用的改进方案。该方案显着改善了我们的结果，并允许表明，流体力学强烈影响缺陷的发展，晶体再生以及干扰行为。
2012-10-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic interactions in polar liquid crystals on evolving surfaces
我们考虑被动和主动极性液晶，其分子取向受到切向锚定在一个不断变化的曲面上的流动的推导和数值解。底层的被动模型是一个简化的表面Ericksen-Leslie模型，这是作为一个薄膜极限的相应的三维方程与适当的边界条件。一个有限元离散被认为是和流体动力学的拓扑结构，几何性质和缺陷动力学的相互作用的影响进行了研究，这个模型在各种静止和不断发展的表面。此外，我们考虑一个主动模型。我们提出了一个积极的极性粘性凝胶的表面配方，并举例说明基础曲率的拓扑缺陷的位置上的环面的效果。
2019-01-17 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann Simulations of Liquid Crystal Hydrodynamics
我们描述了一个格子玻尔兹曼算法来模拟液晶流体力学。运动方程用张量序参量表示。这允许考虑各向同性相和双相。回流效应和流体动力学的拓扑缺陷自然包括在模拟中，是粘弹性的性质，如剪切稀化和剪切带。
2000-10-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Controlling Topological Defects in Polar Fluids via Reinforcement Learning
School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, Cambridge, MA, USA（工程与应用科学学院，哈佛大学，马萨诸塞州剑桥）
本文提出用强化学习调节受限活性极性流体的活性空间分布，以闭环方式引导整数电荷拓扑缺陷沿预定轨迹稳健输运。
2025-07-25 cond-mat.soft cs.AI cs.LG
Geometrical control of active turbulence in curved topographies
本文研究了约束在曲面上的二维有源双折射液晶的湍流动力学。使用流体动力学和基于粒子的模拟相结合，我们表明，流体的基本结构特征，如拓扑电荷密度，缺陷数密度，的缺陷序参量和缺陷的创建和湮灭率，是简单的线性函数的基板高斯曲率，然后作为控制参数的混沌流。我们的理论预测，然后与实验进行比较，微管驱动蛋白悬浮液限制在环形活性液滴，发现很好的定性协议。
2018-05-03 cond-mat.soft
Domain motion in confined liquid crystals
我们扩展了液晶流体力学的格子玻尔兹曼算法，包括一个外加电场。该方法解决了运动方程的张量序参量方面写的。回流效应和流体力学的拓扑缺陷。我们调查了一些相关的液晶设备的动力学，特别是缺陷介导的运动域壁相关的π细胞中有用的状态的成核。畴壁速度的各向异性，因为不同的拓扑结构的缺陷耦合不同的流场。
2002-01-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Long-range interactions and phase defects in chains of fluid-coupled oscillators
真核生物的纤毛和鞭毛是化学机械振荡器，能够产生长距离的协调运动，称为异时波。对同步是这些集体动力学的基本要求，但它通常不足以集体锁相，主要是由于长程相互作用的影响。在这里，我们探索实验和数值计算的一个纤毛表面的极小模型，流体动力耦合振荡器旋转以上的无滑移平面。由于流体动力相互作用范围的变化，增加它们与壁面的距离深刻地影响了全球动力学。阵列经历从行波到稳定的人字形图案或被周期性相位缺陷打断的图案的过渡。在这些制度之间的过渡，系统显示的行为让人想起嵌合体状态。
2016-06-02 cond-mat.soft math.DS physics.bio-ph
Bridging microscopic cell dynamics to nematohydrodynamics of cell monolayers
人们越来越多地认识到，液晶特性可以在细胞单层的性质和动力学中发挥重要作用。在这里，我们提出了一个基于细胞的模型的细胞层，相场制剂的基础上，连接在单细胞水平的机械性能，大规模的组织的机械性能和流体动力学性能。特别是，我们提出了一个最小的配方，再现了众所周知的弯曲和张开流体动力学不稳定性的连续线虫的水动力学配方的活性物质，连同分析描述的不稳定性阈值方面的活动和弹性的细胞。此外，我们提供了一个定量表征和比较的流动和拓扑缺陷的伸缩应力产生机制，并证明活动引起的异质性和自发形成的间隙内的汇合单层。总之，这些结果有助于弥合微观尺度细胞动力学和组织尺度集体细胞组织之间的差距。
2022-04-27 cond-mat.soft
Patterned Geometries and Hydrodynamics at the Vortex Bose Glass Transition
图案化照射的铜酸盐超导体与柱状缺陷允许新一代的实验，可以探测涡旋液体的性质，将它们限制在受控的几何形状。在这里，我们表明，这样的实验相结合的非均匀玻色玻璃标度理论与流体动力学描述的粘性流动的涡旋液体的分析，可以用来推断玻色玻璃化转变附近的临界行为。预测剪切粘度在玻色玻璃化转变时发散为$|T-T_{BG}|^{-z}$，其中$z\simeq 6$为动力学临界指数。
1999-01-26 cond-mat.soft cond-mat.supr-con
Realization of hydrodynamic experiments on quasi-2D liquid crystal films in microgravity
近晶相液晶的自由悬浮膜是准二维流体的独特例子。近晶薄膜具有机械稳定性和仅几个分子层数量级的量子化厚度，是研究基本流体物理学的理想系统，例如集体分子有序，缺陷和波动现象，流体力学和二维（2D）非平衡行为，包括作为复杂生物膜的模型。近晶薄膜可以被拉过平面支撑物中的开口，从而产生薄的、以气泡为界的膜，并且也可以被制备为气泡，支撑在充气管上或自由漂浮。量子化的分层使得近晶薄膜在2D流体物理中具有独特的用途。OASIS小组一直在进行各种地面和微重力应用，将液晶薄膜应用于二维和准二维系统中的流体结构和流体动力学问题。为了探索近晶相自由漂浮气泡的形状演化，以及探测平板薄膜中的Marangoni效应，进行了抛物飞行和探空火箭实验。在国际空间站上的OASIS（空间近晶岛观测和分析）项目范围内，对近晶岛（薄背景膜上较厚的区域）和球形膜中微滴内含物的乳液动力学以及热毛细效应进行了长期研究。我们总结了OASIS硬件的技术细节，并给出了关键观测的初步例子。
2017-06-02 cond-mat.soft
Scaling and hydrodynamic effects in lamellar ordering
我们研究了流体混合物从无序淬火到层状相的畴生长动力学。在低粘度下，在二维中，当流体动力学模式变得重要时，动态标度以$C(\vec k, t) \sim L^α f[(k-k_M)L]$的形式被验证，其中$C$是在$k_M$处具有最大值的结构因子，而$L$是在后期从幂律变化到对数增长的典型长度。扩展缺陷的存在可以解释$L$的行为。三维模拟证实，扩散晶界抑制完全有序的层状结构。施加的剪切流消除了挫折，并在任何时候都给出幂律增长。
2005-02-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Driven Topological Transitions in Active Nematic Films
许多材料的拓扑性质对其行为至关重要，拓扑缺陷的动力学对于本质上不平衡的活性材料特别重要。在本文中，局部操纵的顺序，动力学和拓扑性质的微管为基础的可扩展的活性双金属薄膜的联合实验和模拟研究证明。流体动力学应力所产生的磁致动旋转的盘形胶体在附近的膜竞争与内部应力的主动湍流，使本地控制的运动的+1/2电荷的拓扑缺陷是固有的自发湍流的主动膜。足够大的外加应力通过两个+1/2缺陷的合并驱动在指向矢场中形成+1电荷拓扑涡旋。缺陷的定向运动伴随着膜内的主动流的涡度和速度的排序，这在质量上不同于被动粘性膜的响应。许多功能的薄膜的磁盘的响应被捕获的格子玻尔兹曼模拟，导致洞察到异常的粘弹性性质的活动的晶体。拓扑涡旋的形成伴随着流变不稳定性的膜，导致显着增加的流速。在附近的旋涡与流体动力学计算的速度分布的比较提供了膜粘度的估计。
2019-10-31 cond-mat.soft
Hydrodynamics of domain growth in nematic liquid crystals
本文研究了液晶中取向畴的生长。结果得到解决贝里斯-爱德华兹运动方程使用格子玻尔兹曼方法。域生长中的空间各向异性被证明是由变化的序参量场（回流）引起的流动的结果。将所得结果推广到包含缺陷环动力学的圆柱形区域的生长，并进行了讨论。
2003-09-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Defect unbinding in active nematics
我们制定的统计动力学的拓扑缺陷的活性双相，形成在两个维度上的自驱动粒子的集合在基板上。非平衡驱动的一个重要结果是强度+1/2向错的自发运动。从流体动力学方程的主动向列，我们推导出一个相互作用的粒子描述的缺陷，包括主动扭矩。我们表明，活动，在微扰理论，降低缺陷的非约束性转变温度，确定在温度-活动平面中的临界线，分离准长程有序（ESTA）和无序（各向同性）相。在临界活性以下，缺陷保持束缚，因为旋转噪声使+1/2缺陷的定向动力学去相关，从而稳定准长程有序双稳态。这种活性阈值在低温下消失，导致再入转变。在足够大的活动，积极的力量总是超过热的和微扰的结果失败，这表明在这种制度活动将总是无序的系统。最重要的是，旋转扩散是一个二维的现象，缺陷解束缚不能用一个简化的一维模型来描述。
2018-09-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuation-induced dynamics of nematic topological defects
拓扑缺陷越来越多地被确定在各种生物系统中，其中它们的特征流场和应力模式与生物实体的连续主动应力产生相关联。在这里，使用连续波动nematohydrodynamics的数值模拟，我们表明，即使在没有任何特定形式的主动应力与自推进，介观波动的取向排列或流体力学可以独立地导致周围的拓扑缺陷，类似于在主动系统中观察到的流型。我们的模拟进一步显示的可能性，伸缩类运动的波动引起的正半整数拓扑缺陷。值得注意的是，各向同性的应力场也复制周围的拓扑缺陷上皮细胞的实验测量的应力模式。我们的研究结果进一步揭示了波动引起的缺陷周围的拉伸或收缩样的流动和应力模式是由被动的弹性应力和向列相的流动对齐行为。
2022-10-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Dynamics of active nematic defects on the surface of a sphere
由于拓扑约束，限制在球体表面的双折射液晶表现出总电荷$+2$的拓扑缺陷。在平衡状态下，电场形成四个$+1/2$缺陷，位于球体内内接的正四面体的角上，因为这使弗兰克弹性能最小化。另外，如果单个的致动剂表现出自驱动的定向运动，则所产生的活性系统会产生大规模的流动，使其脱离平衡。特别是，缺陷现在遵循复杂的动态轨迹，这取决于主动强迫的强度，可以是周期性的（弱强迫）或混乱的（强强迫）。在本文中，我们推导出这个系统的有效粒子理论，其中的拓扑缺陷是自由度，其精确的运动方程，我们随后确定。这些方程的数值解证实了以前观察到的动态特性，并澄清了其全球旋转的时间依赖性所发挥的作用。我们还表明，Onsager的变分原理提供了一个非常透明的方式来推导这些动力学方程，我们解释的缺陷流动性在流体力学水平。
2020-07-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Insensitivity of active nematic dynamics to topological constraints
限制一个液晶施加拓扑约束的取向顺序，允许全局控制的平衡系统的操纵锚定边界条件。在这篇文章中，我们调查是否一个类似的策略，允许控制主动液晶。我们研究了一个流体动力学模型的可扩展的活动限制在容器中，与不同的锚定条件，施加不同的净拓扑电荷的控制器。我们表明，动态控制的拓扑缺陷之间的复杂的相互作用的董事和他们诱导的涡流。我们发现三个不同的状态，通过不同的限制和强度的主动应力：拓扑最小的状态，循环缺陷状态，和湍流状态。与平衡系统相比，我们发现锚定条件被主动流屏蔽，在不同的拓扑约束下保持系统行为。这一观察发现了活性材料和平衡材料之间的根本区别。
2017-11-28 cond-mat.soft
Defect statistics in pulsating active liquids: From contraction waves to aster dynamics
University of Luxembourg（卢森堡大学）；National Institute of Science Education and Research（国家科学教育研究所）；University of Cambridge（剑桥大学）；École Normale Supérieure（巴黎高等师范学院）
本文提出流体动力学理论解释脉动活性液体中收缩波自发组织为起搏器堆积，并揭示其弛豫受快慢星形缺陷反馈支配，满足拓扑电荷守恒等约束。
2026-09-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entangled nematic disclinations using multi-particle collision dynamics
本研究采用介观尺度多粒子碰撞动力学方法，模拟嵌入涨落向列流体介质中的可移动胶体表面，解析向错环拓扑性质与非平衡态，为胶体及拓扑缺陷动力学研究提供新途径。
2024-04-14 cond-mat.soft
Expansion of Liquid 4He Through the Lambda Transition
Zurek建议[Nature 317（1985）505] Kibble机制，通过这种机制，拓扑缺陷，如宇宙弦被认为是在早期宇宙中产生的，也可以导致在液体4 He中形成拓扑缺陷，即量子化涡旋，在通过超流转变的快速淬灭期间。初步实验[Hendry等，Nature 368（1994）315]似乎支持这一观点，因为猝灭产生了预测的高涡旋密度。本文介绍了一种新的实验，将重新设计的膨胀单元，最大限度地减少涡流产生所产生的传统的流体动力学流动。新单体产生的猝熄后涡度线密度不超过10 ^10 m^{-2}，这个值比理论预测至少小两个数量级。我们的结论是，在原来的实验中检测到的大部分涡流必须通过传统的流动过程中创建。
1998-10-08 cond-mat.soft
Non-Appearance of Vortices in Fast Mechanical Expansions of Liquid 4He Through the Lambda Transition
一个新的实验已经进行了研究的拓扑缺陷（量子化的漩涡）的形成过程中快速淬火的液体4 He通过超流过渡，特别注意尽量减少通过传统的流体动力学流动过程中产生的漩涡。据发现，所产生的涡流，如果有的话，正在产生的密度至少两个数量级小于可能预期的基础上的Kibble-Zurek机制。
1998-08-12 cond-mat.soft
Emergent Structures in an Active Polar Fluid : dynamics of shape, scattering and merger
空间局部化的缺陷结构自发出现在一个积极的极性流体的流体动力学描述，包括极性的'肌动蛋白'丝和'肌球蛋白'马达蛋白，（联合国）结合到丝和施加积极的收缩应力。这些新兴的缺陷结构的特点是不同的纹理，可以是静态或移动-我们推导出有效的运动方程，这些“扩展粒子”，并分析其形状，动力学，相互作用和散射。根据碰撞参量和推进速度，这些活性缺陷经历弹性散射或合并。我们的研究结果是相关的动态肌动球蛋白致密结构在细胞皮质，重组肌动球蛋白复合物和二维活性胶体凝胶。
2017-01-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
Self-organized dynamics of a viscous drop with interfacial nematic activity
本研究通过流体动力学模拟，揭示了界面向列活性驱动粘性液滴产生从缺陷编织到活性湍流的自组织行为，并解释了形态变化的机制。
2024-04-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Multiparticle Collision Dynamics for Tensorial Nematodynamics
液晶建立了热力学、流体动力学和拓扑学行为的近乎独特的组合。这对他们的理论理解和建模提出了挑战。这些效应聚集在一起的舞台是介观（微米）尺度。因此，重要的是开发旨在捕捉这种动态变化的模型。本文将基于粒子的多粒子碰撞动力学（MPCD）方法推广到双折射液晶的动力学模型。根据向列相的钱胜理论，用张量序参量描述了磁指向矢场和序参量的时空变化。其关键思想是为每个MPCD颗粒分配张量自由度，其介观平均值是张量序参量。这种新的向列-MPCD方法包括回流效应、速度-取向耦合和热涨落。我们验证了这种方法的适用性，通过测试：（i）向列型各向同性相变，（ii）在剪切和Poiffille流的方向的流动对齐，和（iii）一对线缺陷的湮灭动力学。我们发现与现有文献非常一致。我们还研究了力偶极周围的流场在液晶，这代表了领先的顺序流场周围的力自由微游泳。介质的各向异性不仅影响力偶极周围速度场的大小，而且还可以根据偶极轴相对于指向矢场的方向诱导流体动力矩。当偶极子轴相对于远场指向矢倾斜时，力偶极子经历流体动力扭矩。流体动力学扭矩的方向是这样的，推（或拉）型力偶极子倾向于沿着（或垂直于）指向矢场定向。
2019-03-11 cond-mat.soft
Phase Ordering in Nematic Liquid Crystals
我们研究了二维液晶中向列相-各向同性转变的动力学，采用了一种将张量序参量和流一致耦合的格子Boltzmann方法。与以往的研究不同，我们发现的时间依赖性的关联函数，能量密度，和拓扑缺陷的数量服从动态标度律的增长指数，在数值的不确定性，同意从简单的维数分析预期的值1/2。我们发现，这些值是不改变的流体动力流。此外，通过研究浅猝灭，我们发现取向无序的存在可以抑制振幅有序。
2001-04-27 cond-mat.soft
Defect-mediated dynamics of coherent structures in active nematics
活性流体，如细胞骨架丝，细菌菌落和上皮细胞层，表现出独特的取向一致性，其特征往往是有序和拓扑缺陷。相比之下，对位置相干性知之甚少--即，一个隐藏的动态骨架如何组织潜在的混沌运动--尽管这是它们最突出的和实验上可获得的特征之一。结合动力系统理论，微管和驱动蛋白和流体动力学模拟的二维混合物的实验，我们的特点在积极向列相的位置一致性。这些相干结构可以在拉格朗日动力学的框架中被识别为移动的吸引子和排斥子，它们协调复杂的运动。为了理解位置和取向相干性对缺陷动力学的相互作用，我们分析了观察和模拟，发现+1/2缺陷移动并变形吸引子，从而作为集体运动的控制中心。此外，我们发现孤立的+1/2缺陷周围的区域进行高弯曲和低拉伸/剪切变形，与局部应力分布一致。应力在缺陷处最小，而沿缺陷方向的高差应力引起折叠。我们的工作提供了一个新的视角来描述自组织在活性流体中，具有潜在的应用到多细胞系统。
2021-04-06 cond-mat.soft math.DS physics.flu-dyn
Understanding dense active nematics from microscopic models
我们研究干燥，致密的活性向列相在颗粒和连续的水平。具体来说，扩展玻尔兹曼-金兹伯格-朗道方法，我们从Vicsek风格的模型中推导出性能良好的流体动力学方程，该模型具有平行排列和成对排斥。对相图的广泛研究表明，两个层次的描述之间存在定性一致性。我们发现，特别是拓扑缺陷的动力学强烈依赖于参数，并可能导致"拱"的解决方案，形成一个全球性的极性，近晶排列的Néel墙。我们展示了这些配置是如何在缺陷有序状态的起源以前报道。这项工作提供了一个详细的了解，直接植根于他们的微观动力学密集的活性向列相的理论描述。
2019-04-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flow Coupling Alters Topological Phase Transition in Nematic Liquid Crystals
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）
研究流耦合对二维被动向列流体中缺陷介导相变的影响，发现流-取向参数控制相变行为，非对齐向列流体仍遵循BKT机制，而应变率对齐流体中出现弯曲-张开壁，降低缺陷成核阈值。
2026-04-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamics of dipole-conserving fluids
本文基于对称性原理为偶极守恒流体构建了自洽的流体力学描述，发现引入能量守恒后纵模在导数展开最低阶即呈现扩散行为，为拓扑缺陷、分形子相和玻璃模型等约束动力学系统提供了有效描述框架。
2023-04-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
