Collective Ring Formation in Active Matter
S. N. Bose National Centre for Basic Sciences（S.N. 玻色基础科学国家中心）
研究二维相互作用活性粒子系统中环状结构形成，推导活性布朗粒子和跑-停粒子系统径向及极化分布解析表达式，揭示推进机制对环结构和粒子取向统计的影响，提供统一解析框架及区分动力学的特征。
2026-07-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Symmetry and stability of orientationally ordered collective motions of self-propelled, semiflexible filaments
该研究通过布朗动力学模拟准二维自驱动半柔性细丝的集体运动，揭示无微观取向扭矩时长程取向有序依赖细丝重叠，其对称性由重叠能和柔性决定，且长程极性有序是有限刚度系统唯一活性动力学稳态。
2024-07-11 cond-mat.soft
Binary pusher-puller mixtures of active microswimmers and their collective behavior
微泳者是微观尺寸的活跃粒子，通过使周围的流体运动来自我推进。根据它们引起的远场流体流动的类型，它们被分为推流器和拉流器。许多研究已经探索了推杆或推杆悬架之间的相似性和差异，但两者的混合物的行为仍有待研究。在这里，我们依赖于一个最小的离散microswimmer模型，粒子分辨，包括流体动力学相互作用，研究在这样的二元推拉混合物的取向排序。与现有文献一致，我们发现，我们的单分散悬浮液的推杆不显示对齐，而那些单独的拉自发地发展有序的集体运动。通过连续变化的二元混合物的组成，从纯拉系统开始，我们发现，有序的集体运动在很大程度上保持到推-拉组合物的比例约为1：2。令人惊讶的是，当被大多数的拉动器包围时，推动器比系统中的平均整体取向顺序所指示的更紧密地对齐。我们的研究概述了如何取向顺序可以调整在主动microswimmer悬浮液中所要求的程度掺杂与其他物种。
2019-07-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Nonholonomic collective flows: velocity--orientation locking in a continuum with microstructure
Dipartimento di Matematica e Applicazioni ”Renato Caccioppoli”, Università degli Studi di Napoli ”Federico II”（那不勒斯费德里科二世大学雷纳托·卡恰波利数学与应用数学系）
该研究建立含矢量微结构的连续介质理论，将无侧滑约束应用于细长粒子流体，推导运动方程，揭示约束对集体效应的塑造作用，为主动流体动力学提供力学基础并恢复相关经典模型。
2026-08-31 cond-mat.soft math-ph math.MP
Collective Variables Based on Multipole Expansion of Ewald Summation for Crystallization
Institute of Systems and Physical Biology, Shenzhen Bay Laboratory（深圳湾实验室系统与物理生物学研究所）
本文提出基于Ewald求和多极展开的集体变量框架，通过球谐函数投影编码平移与取向有序，实现结晶模拟中高保真且可转移的晶体结构预测。
2025-10-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The collective dynamics of self-propelled particles
我们提出了一种方法的动态模拟的一个收集的自推进粒子在粘性牛顿流体。我们限制注意颗粒的尺寸和速度是足够小的流体运动是在蠕动流制度。我们提出了一个简单的模型，自推进粒子，并扩展了斯托克斯动力学方法进行动态模拟这样的粒子的集合。在我们的描述中，每个粒子都被视为一个具有方向矢量$\te{p}$的球体，其运动由力偶极子在稍微偏离其中心的一点上的作用驱动。孤立地，自推进粒子以恒定速度沿$\te{p}$方向移动。当它与许多这样的粒子共存时，它与其他粒子的流体动力学相互作用改变了它的速度，更重要的是，它的方向。因此，粒子的运动是混沌的。我们的模拟并不局限于低粒子浓度，因为我们实现了粒子之间的完全流体动力学相互作用，但我们将粒子的运动限制在二维范围内，以减少计算。本文报道了自推进粒子悬浮液在一定浓度范围内的统计特性，如粒子速度分布、对关联函数和取向关联函数。
2007-07-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective forces in scalar active matter
许多粒子悬浮液中的大尺度集体行为，可以从直接微观粒子相互作用之外出现的统计力的平衡来理解。在这里，我们回顾了一些方面的集体力量，可以出现在悬浮液中的自推进的活性布朗粒子：限制下的壁力，界面力，并在浸没机构介导的悬浮液的力量。即使对于非对齐的活性颗粒，这些力也与由壁和主体引起的颗粒取向的非均匀极化或非均匀密度分布密切相关。最后，我们指出了未来的方向和有前途的领域，集体力量的应用在合成活性物质，以及它们在生活中的作用活性物质。
2020-02-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Pattern formation and phase transition in the collective dynamics of a binary mixture of polar self-propelled particles
研究了具有不同运动特性的极性自推进粒子（SPPs）混合物的集体行为。二元混合物由固定速度$v_s$的慢速移动SPP（sSPP）和固定速度$v_f$的快速移动SPP（fSPP）组成。这些SPP通过短程相互作用相互作用，而不管它们的类型。它们在外部噪声$η$的影响下遵循类似于Vicsek模型（VM）的某些位置和速度更新规则移动。在不同的$v_f$值下研究该系统，对于固定的密度$ρ=0.5$，保持$v_s=0.01$恒定。不同的相位分离的集体模式，出现在系统中的一个广泛的噪声$η$的特点。发现fSPP和sSPP在稳态下是取向相位同步的。我们研究了一个取向有序无序转变的角度噪声$η$和确定的临界噪声$η_c$不同的$v_f$。有趣的是，这两个物种对于$v_f<100v_s$表现出连续转变，而对于$v_f>100v_s$表现出不连续转变。一组新的临界指数确定的连续过渡。然而，二元模型被发现是非普适的临界指数的值取决于速度。研究了相互作用半径对系统行为的影响。
2022-08-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
An orientationally ordered helical fluid phase in a quasi-one-dimensional system of confined hard spheres
我们使用了一系列的分子动力学模拟，和分析理论，证明了一个系统的硬球局限于一个狭窄的圆柱形通道表现出连续的相变从各向同性流体在低密度，在高密度的取向有序，但螺旋无序，螺旋流体。有序的流体相包含由拓扑缺陷分开的螺旋的小部分，所述拓扑缺陷改变扭曲的方向，从而改变局部chirailty。缺陷破坏了平移有序，但流体发展了长程取向有序。颗粒填料的分析表明，缺陷之间的长度分离控制的螺旋部分的几何特性，包括方向，和对缺陷经历一个弱的，但长范围的吸引力导致熵自由体积效应。这些集体长程相互作用克服了准一维跃迁的限制，即使粒子-粒子相互作用是短程的。
2014-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Control of microswimmers by spiral nematic vortices: transition from individual to collective motion and contraction, expansion, and stable circulation of bacterial swirls
由自推进单元组成的主动系统表现出从类布朗动力学到集体相干运动的迷人转变。游动细菌的旋转就是一个很好的例子。这项研究表明，作为一个螺旋漩涡图案的液晶环境控制细菌漩涡中的个体到集体的转变，并定义它们是扩张还是收缩。在稀释的分散体中，细菌沿着开放的螺旋轨迹游动，遵循预先施加的分子取向。轨迹是非极性的。当它们的浓度超过某个阈值时，细菌凝结成类似于稳定极限环的单极圆形漩涡。此集体圆周运动由定义背景指向矢的展曲与弯曲比的螺旋角控制。具有主导张开的涡旋使涡旋向中心收缩，而具有主导弯曲的涡旋使涡旋向外围扩展。具有展曲-弯曲宇称的45 °螺旋涡产生最稳定的漩涡。所有的动力学场景解释的细菌介导的模式化的被动环境和浓度和方向之间的耦合的流体动力学相互作用。获得如何通过微环境控制微型游泳者的个体和集体运动的知识可以帮助发展微观机械系统。
2020-06-22 cond-mat.soft
Orientational glass in mixtures of elliptic and circular particles: Structural heterogeneities, rotational dynamics, and rheology
采用分子动力学模拟，在二维平面上，采用Lennard-Jones势，研究了椭圆粒子和圆形杂质混合物中具有四极对称性的取向玻璃.在适度的长径比（$=1.2$）和适度的尺寸比（$=1.2$）下，我们实现了在相对较高温度下的塑性晶体$T$。随着$T$的进一步降低，我们发现对于非常小的杂质浓度$c$，存在结构相变，对于不小的$c$，存在钉扎无序取向。在平面排列中，椭圆被杂质锚定。随着$c$的增加，由等腰三角形组成的取向畴逐渐变小，形成具有晶体有序性的取向玻璃。在我们的模拟中，杂质分布变得不均匀，从液体淬火，然后产生旋转动力学不均匀性。我们还研究了取向玻璃的流变学，以预测形状记忆效应和超弹性效应，其中很大一部分应变是由于集体取向的变化。
2013-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective dynamics in systems of active Brownian particles with dissipative interactions
我们使用计算机模拟来研究相互作用的活性粒子系统中集体运动的开始。我们的模型是一群具有内能储备和相互作用的活性布朗粒子，它们受到耗散粒子动力学方法的启发，对最近的邻居施加成对的摩擦力。我们研究了二维系统中的取向有序性随能量注入率和粒子密度的变化。该模型表明，在增加粒子密度和增加输入功率时，转变成有序状态。虽然在我们的模型中的对齐机制和个人运动的字符不同于那些在研究Vicsek模型，它表现出相同的统计特性和相行为。
2013-05-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.AO
Stochastic Kinetic Theory for Collective Behavior of Hydrodynamically Interacting Active Particles
具有流体动力学相互作用的自推进粒子（微泳者）先前已被证明会产生长程有序现象。对这些集体现象的许多理论解释都与流体动力学或动力学方程中的不稳定性有关。通过将随机通量的平均场动力学方程，我们量化的动态悬浮液中的参数政权的确定性方程是稳定的。因此，我们可以计算非平凡的集体现象的空间相关性的方向和应力，以及增强扩散的示踪粒子。我们在这里的分析主要集中在二维系统上，尽管我们也展示了我们的框架如何发生三维示踪剂的超扩散。
2017-04-11 cond-mat.soft
Multi-species dynamical density functional theory for microswimmers: derivation, orientational ordering, trapping potentials, and shear cells
微泳者通常在复杂的环境中工作。在生物系统中，不同的物种通常同时存在并相互作用。在这里，我们推导出一个（时间依赖性）粒子尺度的统计描述，即动态密度泛函理论，这样的多物种系统，扩展现有的单组分微泳悬浮液的工作。特别是，我们的理论结合了外部电位的影响，但也空间和流体动力学之间的相互作用游泳。对于后者，使用先前引入的基于力偶极的最小（推或拉）微型游泳器模型。作为我们的理论的一个限制性的情况下，流体动力学相互作用的主动和被动粒子的混合物被捕获。在推导理论之后，我们将其应用于不同的平面游泳者配置。首先，这些是二元推-拉混合物在外部陷阱。在所考虑的情况下，我们发现，大多数物种强加给少数物种的行为。其次，对于无约束的二元推-拉混合物，线性稳定性的取向无序状态对全球极性取向秩序的出现（从而紧急集体运动）进行了测试分析。我们的统计方法预测，定性地与以前的粒子为基础的计算机模拟，一个阈值的分数的拖拉机和他们的推进强度，让整体集体运动的出现。第三，我们让被动的胶体颗粒形成剪切细胞的边界，在它们的内部有限制的主动微泳者。驱动被动粒子，然后有效地施加剪切流，持续作用于内部的微泳者。他们的行为让人想起了一个圆圈游泳者，尽管游泳半径不同。
2019-08-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Re-entrant phase separation in nematically aligning active polar particles
我们提出了一个数值研究的相位行为排斥相互作用的积极极性粒子，对齐他们的积极速度向列。主动速度的幅值和其取向对准中的噪声控制系统的主动性质。在高值的取向噪声，结构流体经历了一个连续的向列型各向同性过渡的主动取向。这种转变是很好地从一个活跃的相分离，其特征在于形成高密度的六角星系团，在较低的噪声强度观察。随着活性的增加，系统经历了一个可重入的流体相分离流体的转变。在低活性下的相共存可以根据运动诱导的相分离来理解。相比之下，六角星系团的再熔化和低取向噪声下的集体运动则主要由群集行为控制。在高活性，滑动和堵塞的极性子集群，形成晶界，车道的形成，以及随后的碎片的极性补丁调解重熔。
2019-10-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective behavior of strongly confined suspensions of squirmers
我们运行的数值模拟强烈限制暂停模型球形游泳者称为“蠕动”。由于约束，由粒子产生的Stokeslet偶极子很快被屏蔽，并且对于所有不同种类的蠕动体，远场流由源偶极子主导。然而，我们发现，集体行为的悬浮液仍然取决于游泳者的自我推进机制的极性状态只能观察到中性蠕动。我们证明了近场流体动力学相互作用在球形粒子取向矢量的排列中起着至关重要的作用。此外，我们指出，拟能和流体波动的主动悬架也依赖于蠕动的性质。
2016-05-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Vibrated polar disks: spontaneous motion, binary collisions, and collective dynamics
我们研究的自发运动，二进制碰撞，集体动力学的“极盘”，即专门建造的粒子，当两个水平的板块之间振动时，一致地沿着一个方向强烈相关的内在极性。我们的粒子的运动，虽然名义上是三维的和复杂的，是很好地占了一个二维的持续随机行走。它们的二元碰撞是时空扩展事件，在此期间发生多个实际碰撞，产生弱平均有效对齐。我们表明，这种良好的控制，“干活性物质“系统可以显示集体运动的顺序系统大小的定向有序区域。我们提供的证据表明，在最有序的制度观察到的强大的数密度。这些结果进行了讨论，在我们的系统的局限性，特别是那些由于不可避免的存在的墙壁。
2012-01-29 cond-mat.soft
Collective excitations in active solids featuring alignment interactions
本文研究由自驱动单元弹性连接形成的活性固体，通过分析涨落谱揭示其集体运动状态中存在可激发模式，并证明这些激发模式与熵产生模式相关，为未来实验研究提供启示。
2024-10-21 cond-mat.soft
Shear-Induced Collective Shape Oscillations in Dense Soft Suspensions
Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, University of Oxford（鲁道夫·皮尔斯理论物理中心，牛津大学）；Centro de Física Teórica e Computacional, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa（理论与计算物理中心，理学院，里斯本大学）；Departamento de Física, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa（物理系，理学院，里斯本大学）
研究通过多相场模型揭示了剪切诱导密集软悬浮液中颗粒集体形状振荡的机制，揭示了变形性、堆积和剪切对集体时间依赖行为的影响。
2026-02-09 cond-mat.soft
Effect of speed fluctuations on the collective dynamics of active disks
本文通过数值模拟研究速度波动对活性圆盘集体动力学的影响，发现允许自推进方向反转可避免运动诱导相分离，且相分离能否发生取决于方向反转速率与取向扩散速率的相对大小。
2023-11-01 cond-mat.soft
Collective Sedimentation of Squirmers under Gravity
流体动力学相互作用的活性粒子显示出各种各样的涌现的集体现象。我们用蠕动体模拟球形微泳者，并利用多粒子碰撞动力学方法模拟流体流动，探讨了在强引力作用下数千个蠕动体的集体行为。沉积剖面取决于游动速度与沉积速度之比以及蠕动类型。它显示了在底部的紧密堆积的蠕动层和一个高度动态的区域，指数密度依赖于顶部。蠕动的平均垂直方向强烈依赖于高度。当游动速度大于沉降速度时，蠕动体在指数区域表现出较强的对流。我们量化的对流强度和对流细胞的程度由垂直电流密度和电流偶极子，这是大中性蠕动，以及为弱推和拉。
2017-08-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Entropic crystallization of Brownian squares through pathways governed by orientational dynamics
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
研究揭示取向动力学通过调控熵晶化路径，影响各向异性形状粒子的构型有序化，通过分析平动与取向动力学及其对自由能最小化的影响，发现取向熵主导晶化过程，不同压力下形成六方或菱形结构。
2026-07-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Does nematic order allow groups of elongated cells to sense electric fields better?
本研究通过模拟细长细胞模型，考察向列序和细胞间黏附如何影响细胞群对电场的集体方向感知，发现强方向依赖的感知准确度下，邻近细胞长轴排列可增强响应。
2024-04-06 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Single particle motion and collective dynamics in Janus motor systems
单粒子和集体动力学的系统，包括雅努斯电机，溶剂和反应性溶质物种保持在非平衡状态进行了研究。与溶质物种的可逆催化反应发生在发动机的催化面上，并且通过施加供给和去除反应性物种的恒定浓度储层或通过不平衡的流体相反应来建立非平衡状态。我们认为一般分子间的相互作用的Janus电机半球和反应物种。对于单电机，我们表明，反应速率依赖于非线性施加的外力时，系统远离平衡位移。我们还表明，固定的催化粒子推导出的有限时间波动公式描述了移动Janus电机的非平衡反应波动。对具有可逆动力学的Janus电动机小系综在非平衡条件下的集体动力学进行了模拟，讨论了动态团簇态的空间和取向关联.描述了导致均匀电动机分布不稳定和非平衡动力学群聚的条件。
2018-11-16 cond-mat.soft
Deformable active nematic particles and emerging edge currents in circular confinements
我们考虑一个相互作用的活性粒子的微观场论方法。只有空间相互作用，这种系统中的自推进强度可以导致不同的集体行为，例如，同步的自我旋转和集体翻译。不同的行为是由于内部颗粒结构、颗粒形状变形和颗粒-颗粒相互作用之间的微妙相互作用。对于中间活性强度，出现不对称形状，并导致手性和自旋转晶体。对于较大的主动强度，形状是对称的，并且出现平移集体运动。在圆形的约束，根据包装分数，自旋制度要么稳定的位置和取向顺序，或可能导致边缘电流和全球旋转，破坏同步自旋晶体结构。
2021-02-03 cond-mat.soft
Reentrant transition to collective actuation in active solids with a polarizing field
AMOLF（AMOLF研究所）；Gulliver UMR CNRS 7083, ESPCI Paris, PSL Research University（ESPCI巴黎学院，PSL研究大学）；Univ Lyon, ENSL, CNRS, Laboratoire de Physique（里昂大学，巴黎高等师范学院里昂分校，法国国家科学研究中心，物理实验室）
研究极化场对主动固体集体驱动相变的影响，揭示了新的振荡状态及非线性摆动力学映射。
2025-10-01 cond-mat.soft
Flocking Transition in Confluent Tissues
集体细胞迁移是重要的生物学过程的基础，如胚胎发育、伤口愈合和癌症侵袭。虽然单细胞运动的许多方面现在已经很好地建立起来，但导致粘性细胞群移位的机制仍然知之甚少。为了阐明机械敏感细胞集体迁移的出现，我们研究了融合组织的自推进Voronoi（SPV）模型，该模型具有方向反馈，该方向反馈将细胞的极化与其局部迁移速度对齐。虽然形状和运动性是已知的，以调节密度无关的液体-固体在组织中的过渡，我们发现，对齐的相互作用促进集体运动，促进凝固。我们的模型再现了在堵塞的上皮细胞单层中观察到的行为，这些上皮细胞单层通过加入内吞蛋白RAB 5A来解除堵塞，该内吞蛋白RAB 5A通过诱导大规模连贯的迁移模式和局部流化来促进细胞运动。
2017-06-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Directional cues affect the collective behaviour of Self propelled particles in one dimension
本研究探究一维下充当定向线索的淬灭无序对自驱动粒子集体行为的影响，构建微观模型与粗粒化运动方程，发现无序使有序团簇尺寸代数衰减、大团簇分裂并引发粒子局域化。
2024-05-14 cond-mat.soft
Collective actuation in active solids in the presence of a polarizing field: a systematic analysis of the dynamical regimes
AMOLF（阿莫夫研究所）；UMR CNRS Gulliver 7083, ESPCI Paris, PSL Research University（巴黎高等物理化工大学国立研究中心古利弗联合研究实验室，PSL研究大学）；Univ Lyon, ENSL, CNRS, Laboratoire de Physique（里昂大学，巴黎高等师范学院里昂分校，法国国家科学研究中心，物理学实验室）
本文研究了极化场对主动固体集体驱动动态制度的影响，揭示了新振荡制度和重新进入集体驱动的过渡现象。
2025-10-01 cond-mat.soft
Physics of Microswimmers - Single Particle Motion and Collective Behavior
微生物在流体中的运动和运输是生命的一个重要方面。寻找食物，对光的定位，后代的传播，以及殖民地的形成，只有通过运动才有可能。在微尺度下的游动发生在低雷诺数下，其中流体摩擦和粘度超过惯性。在这里，进化实现了克服甚至利用阻力的推进机制。突出的推进机制是许多细菌利用的旋转螺旋鞭毛，以及精子和藻类利用的真核鞭毛的蛇状或鞭子状运动。对于人工微泳者，可以采用将化学能或热转换成定向运动的替代概念，这可能更有效。微型游泳者的动力学包括许多方面，这些方面都是实现运动所必需的。在这篇文章中，我们回顾了生物和人工合成的微型游泳者的运动物理，以及它们的集合体的集体行为。从个体微型游泳者出发，我们描述了生物和合成系统的各种推进机制，并解决游泳的流体动力学方面。这包括鞭毛和纤毛的同步和协调跳动。此外，游泳行为旁边的表面进行了检查。最后，讨论了有无水动力相互作用时各向同性和各向异性游泳者的集体和合作现象。
2014-12-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Collective Dynamics in a Monolayer of Squirmers Confined to a Boundary by Gravity
采用多粒子碰撞动力学模拟方法，对单层蠕动模型微泳者在强重力作用下被限制在边界上的流体动力学进行了研究。蠕动体通过自生的流体动力学流场相互作用，从而在密度和蠕动体类型变化时形成各种迷人的动力学状态。弱推动器、中性蠕动器和拉动器具有直立方向。通过它们的流场，它们将邻居推开，从而形成低密度的流体动力学维格纳流体。此外，波动链和三聚体，接吻，并在大密度的全球集群存在的状态。最后，所有密度的推进器都可以相对于壁法线倾斜，并且它们的面内速度对齐以显示群集。在高密度下，它变成了混乱的群集。我们定量地描述了所有这些状态。
2019-06-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Active phase separation by turning toward regions of higher density
对从分子组装到动物群体的活性物质的研究揭示了两大类行为：排列的趋势产生取向有序和集体运动，而粒子排斥导致自捕获和运动诱导的相分离。在这里，我们报告的第三类行为：取向的相互作用，产生积极的相分离。结合理论和实验的自推进Janus胶体，我们表明，较强的排斥力的后方比这些粒子的前面产生非互易性的扭矩，重定向粒子运动向高密度区域。因此，颗粒会向拥挤的区域自我推进，从而导致相分离。团簇保持流动性，并表现出快速的颗粒周转，与通常由自捕获产生的堵塞的团簇相反，并且界面足够宽，它们跨越整个团簇。总的来说，我们的工作确定了一个基于扭矩的机制，在活性流体中的相分离，我们的理论预测，这些取向的相互作用产生共存的阶段，缺乏内部的取向秩序。
2021-11-22 cond-mat.soft
Soft deformable self-propelled particles
在这项工作中，我们调查的集体行为的自推进粒子变形，由于本地成对相互作用。我们证明，这种变形单独可以诱导对齐的速度矢量。集体运动的发病进行了分析。应用高斯核心粒子之间的排斥，我们发现一个过渡到无序的非集体运动下的压缩。我们在这里解释说，这反映了可重入流体行为的一般高斯核心模型，现在适用于自推进系统。截断高斯势可以导致团簇结晶或更无序的团簇状态。对于高斯核势的中间值，我们第一次观察到可变形自推进粒子的走向。最后，没有核心潜力，但包括取向噪声，我们连接我们的描述与Vicsek的方法为自推进粒子的相互作用对齐。
2012-08-06 cond-mat.soft
Active nematic liquid crystals under a quenched random field
本文研究淬火随机场对二维活性向列液晶的影响，发现强无序会冻结指向矢动力学并使取向关联呈指数衰减，而流速仅缓慢减小并表现出对数空间关联，同时确定了活性主导与无序主导区之间的阈值及其对活性参数的依赖。
2025-06-03 cond-mat.soft
Collective alignment controls rotation frustration in granular flows of elongated particles
IATE, Univ. Montpellier, INRAE, Institut Agro（蒙彼利埃大学）；MAST-GPEM, Université Gustave Eiffel（古斯塔夫·埃菲尔大学）
通过三维离散元模拟，发现细长颗粒在密集剪切流中平均角速度的降低由剪切诱导的集体排列（由向列序参数量化）控制，并提出了一个基于向列序参数的标度律。
2026-06-12 cond-mat.soft
Clusters, asters and collective oscillations in chemotactic colloids
创造模拟生命物质的定义属性的合成系统，如运动性，梯度感应，信号和复制，是仿生学的一个巨大挑战。这些生命的模仿品关键地包含将化学能转化为定向运动的活性成分。这些对能动性的人工实现指向了工程学的一个新范式，即通过在单个组件的尺度上操纵属性来设计涌现行为。催化胶体游泳者是这种系统的一个特别有前途的例子。在这里，我们提出了一个全面的理论描述的梯度感应的个人游泳，可控地趋化或反趋化行为，并使用它来构建一个框架，研究他们的集体行为。我们发现，活性胶体的位置和取向的自由度可以表现出凝聚，集群和星状的信号形成。催化动力学引入了一个自然的控制参数的范围内的相互作用介导的扩散化学物种。对于各种制度的参数空间中的远程限制，我们的系统显示精确的模拟引力坍缩，等离子体振荡和静电屏蔽。我们提出了在制造过程中如何调整胶体的表面性质以实现每种类型的行为的处方。
2014-01-20 cond-mat.soft
Mechanical transmission of rotational motion between molecular-scale gears
操纵和耦合分子齿轮是实现分子尺度机械机器的第一步。在这里，我们从理论上研究的行为，这样的齿轮使用分子动力学模拟。在一个接近刚体近似，我们减少了动力学的齿轮的旋转运动的方向矢量。这使我们能够根据一些集体变量来研究它们的行为。具体而言，对于一个单一的六（4-叔丁基苯基）苯分子，我们表明，旋转角动力学对应于布朗转子之一。对于两个这样的耦合齿轮，我们提取的有效相互作用势，并发现它是强烈依赖于质心距离。最后，我们研究了齿轮训练的集体运动。我们证明了存在三种不同的制度，这取决于第一齿轮的驱动扭矩的大小：欠驱动，驱动和超速，分别对应于没有集体旋转，集体旋转和只有单齿轮旋转。这种行为可以用简化的相互作用势来理解。
2019-10-16 cond-mat.soft physics.chem-ph
Effects of Tunable Hydrophobicity on the Collective Hydrodynamics of Janus Particles under Flows
具有非平衡自组织的活性胶体系统是生物学中一个长期存在的、具有挑战性的领域。为了理解流体动力学流动如何用于主动控制Janus粒子（JPs）的自组装，我们使用最近开发的用于悬浮在粘性背景流中的两亲JPs的多体流体动力学的模型（JFM，941，2022）。我们研究如何产生各种形态从调整JP-溶剂界面的疏水分布。我们发现JPs组装成单层、多层和条纹结构。为了介绍动力学，我们包括一个线性剪切流和一个稳定的泰勒-格林混合流，并测量集体动力学的JP颗粒在他们的（a）自由能从JPs之间的疏水相互作用，（b）序参量为订购的JPs在他们的董事的排列，和（c）应变参数，捕获在组装的变形。我们表征了JP结构的有效材料性质，发现单层结构在剪切流动下增加了取向顺序，多层结构表现为剪切变稀流体，条纹结构具有屈服应力。这些数值结果提供了见解的动态控制的非平衡活性生物系统具有类似的自组织。
2022-08-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Plastic deformations in crystal, polycrystal, and glass in binary mixtures under shear: Collective yielding
利用分子动力学模拟，我们研究了晶体，多晶和玻璃在一个由小颗粒和大颗粒组成的Lennard-Jones二元混合物中的二维动力学。当组分c以固定的尺寸比变化时，这些状态之间发生交叉。剪切作用于与由1800个颗粒组成的运动边界层接触的9000个颗粒的系统。用六重取向角α_j（t）和定义的无序变量D_j（t）来表示粒子的结构，其中无序变量D_j（t）表示粒子偏离六方有序的程度。塑性基本单元分为位错滑移和晶界滑移。在任何c，大规模的屈服事件发生在声学时间尺度上。此外，它们在狭窄的脆性区大量出现，形成剪切带。塑性流动的动力学是高度分层的，对于缓慢剪切具有广泛的时间尺度。我们还澄清了在体区域平均的剪切应力和壁应力施加在边界之间的关系。
2010-04-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
