Aggregation and Segregation of Confined Active Particles
我们模拟了一个模型的自推进磁盘与软排斥相互作用局限于一个盒子在两个维度。对于小的旋转扩散速率，单分散盘自发地积聚在壁上。在低密度下，粒子之间的相互作用力是强烈不均匀的，一个简单的模型预测了这些不均匀性如何改变状态方程。在更高的密度下，集体效应变得重要。我们观察到的包装分数$ϕ\sim 0.88$，这也是非活性无热单分散磁盘的干扰点的干扰过渡的签名。在该$ϕ$，系统产生壁聚集所需的临界有限主动速度。在填充分数高于$ϕ\sim 0.6$时，压力随密度增加而降低，表明颗粒之间的强相互作用影响远低于堵塞转变的状态方程。在没有任何粘附的情况下，双分散盘的混合物分离，确定了一种新的机制，可能有助于胚胎发育中的细胞分选。
2014-03-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
Chiral ground states in a nematic liquid crystal confined to a cylinder with homeotropic anchoring
本研究用Q张量奇异势方法分析垂直锚定圆柱受限的弹性各向异性向列液晶基态，发现小半径下含双绕轴向错线的扭曲构型能量最低，大半径下为近简并的逃逸构型，展曲-弯曲差异可打破该简并。
2025-02-20 cond-mat.soft
Force generation in confined active fluids: The role of microstructure
我们通过实验确定施加到被动探头作为其到墙壁的距离的函数的活性粒子浴的力，并将其与探头周围的活性粒子的测得的平均密度分布进行比较。在主动应力的框架内，我们证明了这两个量-最多一个因素-直接相互关联。我们的研究结果是在一个最小的数值模型非常一致，并确认了一般的和系统独立的活性颗粒的微观结构和传输力之间的关系。
2022-05-11 cond-mat.soft physics.app-ph physics.bio-ph
Splitting probabilities of confined chiral active Brownian particles
University of Alberta（阿尔伯塔大学）
研究手性活性布朗粒子在受限域中的分裂概率，通过反向福克-普朗克方程分析一维区间和二维锯齿通道中的传输行为，推导一维情况的解析解，并利用Fick-Jacobs方法和数值方法探讨几何结构、活动性和手性对逃逸概率的影响。
2026-04-24 cond-mat.soft
Actomyosin pulsation and symmetry breaking flows in a confined active elastomer subject to affine and nonaffine deformations
在不同的发育背景下，组织重塑需要细胞形状的变化，已与肌动球蛋白细胞骨架的脉动和流动。在这里，我们描述的动态肌动球蛋白细胞骨架作为一个有限的活性弹性体嵌入在胞质溶胶和营业额的组成部分。在仿射变形（均匀变形在空间粗粒度尺度），主动弹性体表现出自发振荡，传播波，收缩崩溃和时空混沌。集体的非线性动力学显示的肌动球蛋白密集的区域，超过一个阈值，自发地移动作为一个空间局部化的旅行前朝向边界之一的成核，生长和合并。然而，大肌球蛋白诱导的收缩应力，可导致非仿射变形由于肌动蛋白营业额。这导致了一个短暂的肌动蛋白网络，它自然地容纳了肌动球蛋白致密区域的内部网络流动，这是细丝解绑和重新绑定的结果。我们的工作表明，自发运动的驱动力来自肌动球蛋白致密区本身，而不是细胞边界。我们验证了我们的研究中的许多预测果蝇胚胎上皮细胞进行邻居交换过程中的集体组织扩展称为胚带扩展。
2016-05-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
Confined active nematic flow in cylindrical capillaries
我们使用数值模拟研究的流动模式的一个活跃的被限制在一个圆柱形毛细管，考虑平面和垂面边界条件。我们发现，活跃的流动出现不仅沿毛细管轴，但也在平面内的毛细管，径向涡的形成。如果拓扑缺陷是由边界条件施加的，则它们充当驱动流动的局部泵。在更高的活性，我们展示了逃逸的活性缺陷和流入第三维，表明在活性材料的维度的重要性。我们认为，测量作为毛细管半径的函数的活性流量的大小允许确定的活性系数的值。
2012-12-13 cond-mat.soft
Transition from turbulent to coherent flows in confined three-dimensional active fluids
通过管道输送流体对于宏观机器和微流体装置的操作是必不可少的。传统的流体只在外部压力下流动。我们证明了一个积极的各向同性流体，由微管和分子马达，自主地流过米长的三维通道。我们建立控制的大小，速度分布和方向的自组织流，并将这些扩展的微管束的结构。固有的三维过渡，从散装湍流的约束相干流发生伴随着在表面附近的束取向顺序的过渡，并由一个规模不变的标准有关的通道轮廓控制。受限各向同性活性流体的非平衡相变可以用来设计自组织软机器。
2017-05-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Near-field Hydrodynamics Disentangles Angular Correlations in Confined Active Suspensions
The University of Tokyo（东京大学）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
该研究结合实验与流体动力学模拟，发现受限莱茵衣藻悬浮液的粒子间关联由偶极与夹带两种解耦流体动力学模式的竞争决定，揭示了受限活性物质时空关联的流体动力学起源。
2026-08-07 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Fluidization induced by Magnetic Interactions in Confined Active Matter
本研究通过实验和模拟揭示了磁相互作用如何抑制活性物质的聚集，诱导流化现象，并产生新的集体行为如列车状结构和涡旋。
2025-11-26 cond-mat.soft
Reversal of Helicoidal Twist Handedness Near Point Defects of Confined Chiral Liquid Crystals
胆甾相液晶中指向矢扭曲的手性通常被认为在整个介质中是相同的，仅由组成分子或手性添加剂的手性决定，尽管基态螺旋构型的扭曲经常由于限制和外场的影响而出现。我们直接探测的扭曲方向性的液晶导演结构，通过实验的三维成像和数值最小化的弹性自由能，并表明，空间局部区域的手性相反的手性液晶基态可以出现在附近的扭曲孤子约束的拓扑点缺陷。在手性双折射液晶限制到一个膜，具有小于的厚度的螺旋节距和垂直表面边界条件，扭曲的孤子结构嵌入在一个均匀的展开远场背景与手性匹配的旋向局部缓解限制强加的挫折，往往伴随着点缺陷和较小的几何形状所需的相反的扭曲旋向的能量昂贵的区域。我们还描述了一种新的空间局域化结构，被称为“扭曲”，其中扭曲的孤子三维导演配置是伴随着四个点缺陷。我们讨论了如何我们的研究结果可能会影响本地化的类粒子的指向矢场配置的稳定性在手性和非手性液晶。
2017-04-21 cond-mat.soft physics.app-ph
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
Spontaneous Circulation of Active Microtubules Confined by Optical Traps
我们提出了一个实验来证明自发有序和对称性破缺的驱动蛋白驱动的微管局限于一个光阱。首先进行涉及这种实验的可行性的计算，分析限制微管和解决加热问题所需的功率。然后，我们提出的第一性原理模拟的结果限制在这样的陷阱和分析的微管观察到的运动类型以及周围的流体的速度，无论是附近的陷阱和在远场的活动微管。我们发现三个不同的阶段，其特征在于打破不同的对称性，并分析聚合物的角动量的功率谱，以进一步量化这些阶段之间的差异。在正确的条件下，发现微管自发地彼此对齐，并在一个方向上环绕陷阱。
2018-08-28 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
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
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
Controlling confined collective organisation with taxis
University of Cambridge（剑桥大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Institut Pasteur, Université de Paris, CNRS UMR3738（巴斯德研究所，巴黎大学，法国国家科学研究中心联合研究单位3738）；Laboratoire de Physique de l’Ecole normale supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris（巴黎高等师范学院物理实验室，ENS，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎大学）
本研究理论分析受限液滴中趋磁细菌的集体动力学，揭示局部手性与全局非手性两种对称性破缺机制，说明微观手性可控制全局涡旋、净扭矩及振荡和类记忆行为。
2023-12-05 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
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
Globally aligned states and hydrodynamic traffic jams in confined active suspensions
强约束的活性液体受到独特的流体动力学相互作用，由于动量屏蔽和润滑摩擦的限制壁。通过数值模拟，我们证明了Hele-Shaw几何中前后非对称极泳运动员的二维稀悬浮液可以表现出丰富多样的新相行为，这些行为取决于粒子的形状，包括：全局对齐的相干极化密度波、静止星状体、持续的反向旋转涡旋、密度激波和稀疏波.我们还解释了这些现象，使用线性稳定性分析和非线性交通流模型，均来自平均场动力学理论。
2013-07-24 cond-mat.soft nlin.CD physics.bio-ph
Rectification of Confined Soft Vesicles Containing Active Particles
主动系统最有前途的特征之一是它们可以从环境中提取能量并将其转化为机械功。自推进粒子在与刚性边界接触时启用整流。当它们被限制在非对称通道和微齿轮中时，它们可以纠正自己的运动。本文研究了含有活性布朗粒子的二维柔性囊泡的形状涨落。我们展示了这些波动不仅能够通过狭窄的开口轻松地挤压囊泡，但也负责其整流时，放置在不对称的限制通道（棘轮）。我们详细说明了在何种条件下，这个过程可以优化，并整理出负责这些通道的囊泡定向运动的弹性和主动力之间的复杂相互作用。
2022-12-10 cond-mat.soft
Recovering the activity parameters of an active fluid confined in a sphere
本文通过模拟球形限制活性流体中负浮力探针粒子的动力学，利用二维均方位移恢复活动参数，在低噪声强度下效果良好。
2024-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
Collective Order Decouples Boundary Selection from Macroscopic Chirality in Confined Active Matter
School of Engineering and Sciences, Universidad Adolfo Ibáñez（阿道夫·伊巴涅斯大学工程与科学学院）
该研究揭示受限活性物质中，壁处局部取向与宏观环流方向由不同物理过程决定，壁选局部取向，集体有序性决定其是否控制全局流动。
2026-08-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Theory of elastic interaction between axially symmetric 3D skyrmions in confined chiral nematic liquid crystals and in skyrmion bags
我们研究了填充有胆甾相液晶的薄垂面盒中的轴对称三维skyrmionic粒子（torons，hopfions）。在这种情况下，手征项对远距离的贡献变得很小，并且3D skyrmion可以被描述为具有不同手征的多极矩的非常特定的粒子。我们表明，小skyrmions渐近可以作为一个粒子与6多极矩。因此，我们找到了三维Skyrmion周围远场指向矢位形的精确解析解和厚度为$L$的垂面盒中三维Skyrmion之间弹性相互作用势的精确解析表达式。与实验的比较，使我们能够恢复近似多极系数的一个小的三维skyrmion。我们还描述了膨胀的skyrmion袋解析依赖于数量$N$的反skyrmion在它，并获得与实验一致。一路上，我们确定了方向场周围的手性轴对称胶体粒子在无限的液晶和封闭的垂面细胞，考虑到高阶弹性条款与订单$l=1÷6$。我们还发现了这种粒子之间的弹性相互作用势。
2022-09-10 cond-mat.other cond-mat.soft
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
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
Competing routes to spontaneous flow in confined active nematics
University of Oxford（牛津大学）；Queensland University of Technology（昆士兰科技大学）；Indian Institute of Technology Madras（马德拉斯印度理工学院）
本文解析研究了受限活性向列相中自发流动的起始机制，揭示了长波长与有限波长两种竞争性不稳定性，并确定了有限波长不稳定性在低活性下先导致涡旋产生的条件。
2026-10-06 cond-mat.soft
Equilibrium mappings in polar-isotropic confined active particles
尽管它们具有根本的非平衡性质，但具有极性推进和各向同性相互作用的主动系统（极性-各向同性主动系统）的个体和集体行为被平衡映射技术很好地捕获。在这里，我们研究两个签名的平衡系统-存在一个本地的自由能函数和独立的粗粒度的行为的细节上的微观动力学-在极性各向同性的活性粒子的任意几何形状的硬壁限制在一个粒子的水平。我们发现，具有凹区域的边界，使密度分布强烈的动力学依赖，并给它一个非局部依赖的几何形状的限制盒。这反过来又限制了平衡映射技术在极性各向同性活性系统的范围。
2016-12-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
A quorum sensing active matter in a confined geometry
本研究通过数值模拟，在圆形受限几何中研究了具有群体感应机制的活性粒子悬浮液的聚集行为，揭示了由边界动力学、感应范围和噪声水平调控的玻璃态、固态和液态等多种聚集相。
2023-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spontaneous Circulation of Confined Active Suspensions
在生物学中遇到的许多活动流体系统都被设置在总几何约束中。植物细胞中的细胞质流是一个突出且普遍存在的例子，其中携带货物的分子马达沿着聚合物细丝移动并产生连贯的细胞尺度流动。当细丝不固定到细胞周边，在体内和体外发现的情况下，我们观察到的基本动力学的流是密切相关的非运动应力悬浮液。在此模型下，它表明，禁闭使一个稳定的循环状态成为可能;线性稳定性分析揭示了自发自循环的活动阈值。长时间行为的数值分析揭示了一种类似于缺陷分离的现象，在双折射液晶，和一个高活性的分岔振荡制度。
2013-01-09 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.QM
Soft inclusion in a confined fluctuating active gel
研究了一维受限粘弹性活性凝胶中点和扩展夹杂的随机动力学行为。我们证明了点夹杂的动力学可以用一个带有限制势和乘性噪声的朗之万方程来描述。通过对快变量进行系统的绝热消去，得到了一个具有乘性噪声的适当定义的过阻尼方程。为了突出各种功能，并呼吁不同的生物背景下，我们把包含反过来作为一个刚性的扩展元件，弹性元件和粘弹性（Kelvin-Voigt）元件。扩展夹杂的形状和位置的动力学可以用耦合的朗之万方程描述。推导出相应的稳态概率分布的精确表达式，我们发现，主动噪声诱导的约束域的边缘的吸引力。在存在一个竞争的定心力，我们发现，概率分布的形状表现出急剧的转变后，变化的幅度的主动噪声。我们的研究结果可以帮助理解生物包涵体的定位和变形能力，如。细胞中的细胞器，或者组织中的细胞核和细胞。
2018-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Directional transport of active particles confined in 3D smooth corrugated channel
研究了高斯噪声作用下三维波纹受限通道中活性粒子的输运现象。垂直于对称轴的大噪声强度有利于沿对称轴的扩散和电流。随着平行于对称轴的噪声强度的增加，出现了广义共振输运现象。平行于轴向的较大噪声强度对扩散有抑制作用。扩散系数随着极角噪声强度的增大而出现极大值。存在一个参数f的最佳值，使运动速度最大。大的f有利于扩散。随着沟道参数ε和Δ的增大，出现输运反转现象。过大或过小的ε和Δ值都可能抑制扩散。
2022-08-30 cond-mat.soft nlin.AO
Hydrodynamics of confined active fluids
我们从理论上描述了限制在薄液膜中的游动种群的动力学。我们首先证明了封闭游泳者之间的流体动力学相互作用仅取决于它们的形状，并且独立于它们特定的游泳机制。我们还表明，由于与墙壁的摩擦，限制游泳者不重新定向，由于流动梯度，但流场本身。然后，我们量化的后果，这些微观的相互作用规则的大规模流体力学的各向同性人口。我们详细研究了它们的稳定性和由此产生的相行为，突出了与传统的主动，三维悬浮液的差异。两类极地游泳者根据其几何极性而被区分。第一类产生的相干定向运动在所有尺度，而对于第二类，我们预测自发形成的相干集群（群）。
2012-08-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Braided mixing in confined chiral active matter
针对微观系统低雷诺数下流体混合效率低的问题，研究改进的手性 Vicsek 模型，通过分析粒子时空轨迹的辫状纠缠优化有限时间辫指数，发现局部稳定涡旋液滴与有序振荡相组合可实现最高混合度。
2025-08-11 cond-mat.soft nlin.CD
Friction mediated phase transition in confined active nematics
本文通过最小连续介质模型研究了受限活性向列相中圆形约束与基底摩擦的相互作用，发现随摩擦增加系统发生从环流相到各向异性流相的动力学相变，证明摩擦与几何约束是活性向列相的重要控制参数。
2023-10-25 cond-mat.soft
Mechanical pressure and work cycle of confined active Brownian particles
我们推导出一个解析表达式的机械压力的一个通用的一维模型的封闭的活性布朗粒子（ABPs），是有效的所有值的Peclet数Pe和所有限制的情况。我们的模型再现了已知的体压与Pe ^[2]的标度关系，而在强约束压力下则与Pe标度关系。我们的分析结果很好地再现了模拟的ABPs在2D。我们使用压力公式来计算发动机所做的功及其效率。特别是，效率最大化的工作周期与有限的周期，而不是在无限慢循环的限制，在热力发动机。
2021-06-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Reconfigurable Flows and Defect Landscape of Confined Active Nematics
使用新的微印刷技术，我们开发了一个多功能的实验装置，使我们能够研究如何横向限制驯服的微管/驱动蛋白的活性流动和缺陷特性的主动peptide系统。我们表明，在不受约束的几何形状，决定该系统的自组织的有效长度尺度失去了强横向约束下的相关性。戏剧性的转变，观察到从混乱的涡晶格和无缺陷的单向流动。缺陷，这决定了积极的流动行为，产生和消灭的通道壁上，而不是在散装，并获得一个强大的取向秩序在狭窄的通道。它们的成核是由不稳定性，其波长有效地屏蔽了通道宽度。所有这些结果都在模拟中恢复，比较突出了边界条件的作用。
2019-03-05 cond-mat.soft
From Disks to Channels: Dynamics of Active Nematics Confined to an Annulus
该研究通过计算模拟探讨了限制在圆环几何形状中的二维活性向列流体动力学，揭示了边界曲率与限制相互作用的新稳态行为，并发现低于阈值内半径时动力学对拓扑约束不敏感。
2023-04-10 cond-mat.soft
Vesicle shape transformations driven by confined active filaments
在活性物质系统中，可变形边界提供了一种组织内部活性应力并对外部环境做功的机制。为了研究这样一个系统的极小模型，我们进行基于粒子的模拟包含极性活性丝的集合的弹性囊泡。由于粒子间的相互作用和由于约束的变形性导致的主动应力组织之间的相互作用导致了在散装系统或刚性约束下未观察到的各种细丝时空组织，包括高度对齐的环和帽。反过来，这些细丝组件驱动囊泡形状及其动力学的戏剧性和可调的转变。我们提出了简单的缩放模型，揭示了这些新兴的行为和工程活性材料与目标形状动力学的产量设计原则的机制。
2021-05-06 cond-mat.soft
Stability of co-annular active and passive confined fluids
本文利用线性稳定性分析和 Lorentz 互易定理，研究圆形受限下被动液滴与主动向列液晶共环体系的界面稳定性，并推广至主动液滴情形。
2025-07-25 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Topological delocalisation of confined 3D active nematics
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Università degli Studi di Bari Aldo Moro（巴里阿尔多·莫罗大学）；INFN（意大利国家核物理研究所）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）
研究三维活性向列相在封闭圆柱体内的受限情况，揭示被动弹性与活性竞争，改变边界曲率等参数得到不同局部化状态，发现受限改变活性标度性质，确立非均匀曲率受限是控制活性拓扑动力学的通用机制。
2026-07-14 cond-mat.soft
Elasticity-Driven Periodic Polarization Patterns in Confined Chiral Ferroelectric Nematic Fluid
Jožef Stefan Institute（约瑟夫·斯特凡研究所）；Faculty of Mathematics and Physics, University of Ljubljana（卢布尔雅那大学数学与物理学院）；CENN Nanocenter（CENN纳米中心）；Department of Physics, Faculty of Science and Technology, University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克国立大学理学院物理系）；School of Chemistry, University of Leeds（利兹大学化学学院）；School of Physics and Astronomy, University of Leeds（利兹大学物理与天文学院）
研究揭示了受限手性铁电向列流体中因弹性软化导致的周期极化纹理形成，通过改变厚度和边界条件，发现条纹、方形和六边形结构，并通过二次谐波生成成像验证了非线性光学响应的周期调制。
2026-04-03 cond-mat.soft
Edge slip stabilizes confined active vortices by suppressing localized instabilities
School of Physics, Northwest University（西北大学物理学院）；Peng Huanwu Center for Fundamental Theory, Shaanxi Key Laboratory for Theoretical Physics Frontiers, Northwest University（西北大学彭桓武理论物理中心，陕西省理论物理前沿重点实验室）
通过连续模型和线性稳定性分析，发现增加滑移速度可抑制局部不稳定性，从而稳定受限活性向列系统中的稳态涡旋。
2026-06-09 cond-mat.soft
Active particles in geometrically confined viscoelastic fluids
实验研究了粘弹性流体中活性粒子在各种几何约束条件下的动力学行为，如平板、球形障碍物和圆柱形空腔。我们观察到，受限的粘弹性流体的主要效果是诱导一个有效的排斥AP移动接近刚性表面时，这取决于入射角，表面曲率和粒子的活动。此外，几何限制强加了一个不对称的运动，这导致强大的流体动力扭矩，从而导致在壁面上的滞留时间的数量级短于建议的热扩散。我们发现，这种粘弹性介导的相互作用有显着的后果的行为多AP系统强烈限制在一个圆形孔。特别地，这些系统在增加其活性时表现出从液体状行为到高度有序状态的转变。进一步增加活动融化秩序，从而导致一个可重入的液体样行为。
2019-08-27 cond-mat.soft
Interfacial instability of confined 3D active droplets
Brandeis University（布兰代斯大学）；Brown University（布朗大学）
研究受限三维活性液滴的界面不稳定性，通过实验和理论揭示活性流驱动界面波动及液滴形状演变的机制。
2025-06-24 cond-mat.soft
Active particles confined in deformable droplets
本文采用模型研究了软约束下活性粒子与液滴变形的相互作用，揭示活性粒子能增强液滴界面形状涨落并发现两种液滴破裂机制。
2024-07-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Brownian Dynamics of Confined Suspensions of Active Microrollers
我们发展了有效的数值方法来进行多体布朗动力学模拟最近观察到的指进不稳定性在一个活跃的悬浮胶体辊沉积在墙上[M。德里德尔湾Delmotte，M. Youssef，S. Sacanna，A. Donev和P. Chaikin，Nature Physics，2016，doi：10.1038/nphys3970]。我们提出了一个随机的Adams-Bashforth积分的布朗动力学方程，它具有相同的成本，但更准确地比广泛使用的Euler-Maruyama计划，并使用随机有限差分捕获的随机漂移成比例的配置相关的迁移率矩阵的发散。我们使用Krylov方法生成布朗增量，并表明，对于被限制在重力或活动流的无滑壁附近的粒子，迭代次数与粒子的数量无关。我们的数值实验与主动辊表明，热波动设置的特征高度的胶体以上的壁，无论是在初始条件和随后的演变主导的主动流。特征高度又控制着指进不稳定性发展的时间尺度和波长。
2017-03-14 cond-mat.soft
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
Paramagnetism in spherically confined charged active matter
本文证明球面上受限的经典带电活性粒子可产生非零磁化与顺磁响应，并通过Langevin数值模拟与Fokker-Planck解析解验证，为从带电活性物质中控制和提取功提供实验思路。
2025-06-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Noise-driven odd elastic waves in living chiral active matter
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
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
Screw Symmetry, Chiral Hydrodynamics and Odd Instability in Active Cholesterics
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
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
