Shear flow induced isotropic to nematic transition in a suspension of active filaments
我们通过主动流体动力学方程[PRL { \bf 89}（2002）058101; { \bf 92}（2004）118101]研究了外部施加的剪切流对马达和细丝悬浮模型的影响。在没有剪切的情况下，{ \it both}极性和非极性活性颗粒的取向有序相在零波数下总是不稳定的。施加的稳定剪切大到足以克服主动应力稳定非极性和移动极性相。我们的工作是相关的{ \it在体外}研究的活性丝，再定向的内皮细胞受到剪切流和剪切诱导运动的附着细胞。
2006-10-01 cond-mat.soft
Isotropic-nematic phase transition in suspensions of filamentous virus and the neutral polymer Dextran
我们提出了一个实验研究的各向同性的相变在带电的半柔性杆（fd病毒）和中性聚合物（葡聚糖）的水溶液混合物。完整的相图是根据离子强度和聚合物分子量测量的。在高离子强度下，聚合物的加入拓宽了各向同性相和非各向同性相的共存区域，聚合物优先分配到各向同性相中，而在低离子强度下，聚合物的加入对相变没有影响。双折射测量确定的双折射序参量，并发现是独立的聚合物浓度（或等效的吸引力的强度）。实验结果与现有的理论预测的各向同性的吸引相互作用杆中的相变进行了比较。
2004-02-12 cond-mat.soft
Excitable Patterns in Active Nematics
我们分析了一个模型的相互推动的细丝悬浮在一个二维的溶剂。系统经历了一个平均场各向同性的转变足够大的灯丝浓度和的超导序参量被允许在空间和时间上变化。我们发现，非均匀的电介质的顺序，活动和流量之间的相互作用的结果在空间调制的弛豫振荡，类似于在可激发介质中看到的。在这种情况下，动力学由几乎静止的时期组成，这些时期被活动的“爆发”所分隔，在这些活动中，系统被弹性扭曲，溶剂被泵送通过。在更高的活性下，动力学变得混乱。
2010-11-16 cond-mat.soft physics.bio-ph
Distinct impacts of polar and nematic self-propulsion on active unjamming
虽然在凝聚态物理和颗粒系统中对干扰跃迁的研究由来已久，但对通常发生在生命物质中的主动干扰（或解除干扰）的了解要少得多。在本文中，我们探索，通过分子动力学模拟，在一个密集的系统中的有源半柔性细丝的干扰-解除干扰的转变。特别是，我们讨论了不同的灯丝刚度和不同的密度下极性与极性驱动的不同影响。我们的研究结果表明，高密度的动态活动丝可以通过改变的性质，主动力，极性或极性。有趣的是，虽然极性驱动是更有效地在unjamming系统在高密度以下的汇合，我们发现，在更高的密度cross-driving增强unjamming相比，其极性对应。在这两种情况下，改变细丝的刚度的效果也是显着不同的：而对于极性驱动，降低弯曲刚度解除系统的堵塞，我们发现一个有趣的再入堵塞-解除堵塞-堵塞的过渡极性驱动的细丝刚度降低。第一次转变（解卡）是由刚性降低引起的软化所驱动的，而第二次转变（卡）是有序化的协同效应，与系统中有序化的出现相一致。总之，通过自推进柔性细丝的通用模型，我们的研究结果展示了如何调整自推进和灵活性的性质可以通过活性材料来实现高密度而不会被卡住。
2022-10-25 cond-mat.soft
Freely Suspended Nematic and Smectic Films and Free-Standing Smectic Filaments in the Ferroelectric Nematic Realm
本研究发现铁电向列相及新型极性层状相可形成稳定自由悬浮薄膜与独立细丝，其独特织构由极化场静电自相互作用稳定，为受限流体结构研究提供新体系。
2024-11-27 cond-mat.soft
Interplay of Structure, Elasticity and Dynamics in Actin-Based Nematic Materials
实现溶致材料的可控性和可调谐性一直是液晶研究的长期目标。在这里，我们表明，一个液晶系统组成的半柔性生物聚合物的稠密悬浮液的弹性可以在一个相对较宽的范围内的弹性模量进行操纵。具体而言，肌动蛋白丝的薄膜在油-水界面处组装。在足够高的浓度下，观察到充满$\pm1/2$拓扑缺陷的双相的形成，这是二维双相系统的特征。随着平均长丝长度增加，缺陷形态从U形转变为V形，表明材料的弯曲对张开模量的相对增加。此外，通过稀疏地添加刚性微管细丝，可以进一步控制液晶弹性。我们展示了如何材料的弯曲常数可以线性地提高作为微管细丝密度的函数，并提出了一个简单的方法来提取的弹性模量的绝对值从纯光学观测。最后，我们证明，它不仅可以预测的静态结构的材料，包括其拓扑缺陷，但也演变成动态逮捕状态的系统。尽管材料的非平衡性质，我们的连续模型，耦合结构和流体动力学，能够捕捉湮灭和运动的缺陷在很长的时间尺度。因此，我们已经通过实验实现了一个溶致液晶系统，可以真正的工程，可调的机械性能，和理论框架，以捕捉其结构，力学和动力学。
2017-09-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Motor crosslinking augments elasticity in active nematics
本研究结合实验和多尺度建模，揭示了马达和被动交联剂对丝的交联主导向列相弹性，马达速度与交联竞争导致流动非单调依赖，为活性材料设计提供新见解。
2023-08-31 cond-mat.soft physics.bio-ph
Emergent Isotropic-Nematic Transition in 3D Semiflexible Active Polymers
本文通过三维活性半柔性聚合物的大规模布朗动力学模拟，揭示切向活性力与柔性共同调控I-N转变的密度、阶次及非平衡态图。
2025-10-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Banding, Excitability and Chaos in Active Nematic Suspensions
出于对微管和驱动蛋白悬浮液中高度不稳定流动状态的观察，我们分析了一个相互推动的细丝悬浮在溶剂中的模型。系统经历了平均场各向同性的过渡足够大的灯丝浓度时，允许的序参量在空间和时间变化。我们分析了两种情况下的模型：一个准一维通道与无滑移壁和一个二维框周期性边界。使用稳定性分析和数值计算，我们表明，非均匀的湍流秩序，活动和流动之间的相互作用，结果在各种复杂的情况下，包括自发带状层流，弛豫振荡和混乱。
2011-10-19 cond-mat.soft
Fluid ferroelectric filaments
研究室温铁电向列液晶的自由流体细丝，通过内部束缚电荷电场或外部电压稳定，所需电压比介电流体低3个数量级，可用于测量极化和粘度，并应用于纳米流体逻辑器件。
2023-07-31 cond-mat.soft
Photosynthetically-powered phototactic active nematic fluids and gels
该研究揭示光强梯度如何诱导蓝细菌丝状体从极性运动转向双极运动并自组装为二维、三维活性向列结构，定量刻画序参量演化、流凝转变及缺陷行为。
2023-09-30 cond-mat.soft physics.bio-ph
Conservation-Dissipation Formalism for Soft Matter Physics: II. Application to Non-isothermal Nematic Liquid Crystals
对于现有的大多数非平衡态理论来说，非等温过程的模拟是一项艰巨的任务。内在困难涉及非平衡温度、守恒能与耗散熵共存等问题。本文以非等温液晶流动为例，说明在守恒-耗散形式主义（CDF）框架下，可以构造矢量形式或张量形式的热力学自洽模型。在等温、不可压缩和定常极限下，经典的Ericksen-Leslie模型和Qian-Sheng模型是我们新的矢量和张量模型的特例。最重要的是，从以上的例子中，人们了解到，基于CDF的数学建模可以很容易地以系统的方式解决与非等温情况有关的问题。热力学第一和第二热力学定律同时满足。通过熵函数的偏导数自洽地定义了非平衡温度。建立了松弛型本构关系，在稳态极限下得到了经典的线性本构关系，如牛顿定律和傅立叶定律。因此，CDF在软物质物理中，特别是在非等温、可压缩、纳米尺度等复杂情况下，具有广泛的应用前景。
2019-02-20 cond-mat.soft
Multiscale Microtubule Dynamics in Active Nematics
在基于微管的主动向列学中，马达驱动的微管束的伸展运动为混沌大尺度动力学提供动力。我们量化的丝间滑动运动在孤立的束和在一个密集的活跃的纤维束。一个孤立的微管对的延伸速度与分子马达的步进速度相当。相比之下，在密集的2D主动向列的净延伸是显着较慢，丝间滑动速度广泛分布的平均值和长丝表现出收缩和伸展相对运动。这些测量结果突出了将孤立束的延伸率与密集的2D主动神经元中存在的多电机和多细丝相互作用连接起来的挑战。它们还提供了构建多尺度模型所必需的定量数据。
2021-09-13 cond-mat.soft
Helical microstructures in molluscan biomineralization are a biological example of close packed helices that may form from a colloidal liquid crystal precursor in a twist-bend nematic phase
我们证明，自然界产生了一个紧密包装的螺旋扭曲的丝状材料在生物矿化的软体动物。在液晶中，扭曲-弯曲向列相已被预测和观察到。我们提出和分析的证据表明，螺旋生物矿物的微结构的软体动物壳可能形成这样的液晶前体。
2022-10-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
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
The mechanics of disclination emergence in 3D active nematics
本文通过大规模3D模拟研究了活性半柔性丝模型，发现系统受依赖于活性的有效刚度这一单一参数控制，并建立了涵盖弯曲与扭曲的向错涌现统一力学理论。
2025-06-28 cond-mat.soft
Statistical properties of a tangentially driven active filament
活性聚合物在许多生物系统中起着核心作用，从细菌鞭毛到细胞骨架。半柔性活性丝的极小模型已被用于研究活性系统中的许多有趣现象，如活性向列体中的缺陷动力学、运动分析中的成簇和成线以及真核细胞中染色质的构象特性。本文将半柔性聚合物映射为精确可解的活性Rouse链，从而可以解析计算具有任意刚性的活性聚合物的构型和动力学性质.
2019-11-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Lipid-Mediated Control of Thermally Induced Shape Transformations in Liquid Crystal Droplets
Debye Institute for Nanomaterials Science, Utrecht University（乌得勒支大学德拜纳米材料科学研究所）
研究脂质和液晶中分子组织到介观形状转变，通过偏振光学显微镜研究单油酸甘油酯掺杂8CB液滴温度依赖结构演变，发现内部单油酸甘油酯浓度和外部脂质环境共同调控相变等，揭示相关转变及形态动力学机制，确立脂质相关参数的关键作用。
2026-07-29 cond-mat.soft
Pattern formation driven by nematic ordering of assembling biopolymers
生物聚合物肌动蛋白和微管通常处于远离热平衡的持续组装/拆卸状态。以上的临界密度，这导致空间周期性的图案，如所示的缩放参数和在一个唯象的连续模型，也符合Onsager的统计理论的-到-各向同性过渡的反应动力学的情况下。这种图案形成过程在很大程度上取决于非线性效应，并且通常对丝的各向同性分布的线性稳定性分析常常是误导的。波型的波数随组装/拆卸速率的增加而减少，在周期态和非周期态之间存在着不寻常的不连续过渡。
2003-04-28 cond-mat.soft
From Flow to Form: Emergence of the Cytokinetic Ring via Active Cortical Dynamics
Indian Institute of Technology-Bombay（印度理工学院孟买分校）
通过主动变形壳的3D相场模拟，研究皮层流和向列序耦合动力学如何自发形成类似向列肌动球蛋白环并驱动细胞中部内陷，揭示不同皮层流模式（包括反向旋转流）的出现机制及初始向列取向偏置导致的记忆效应。
2026-05-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
Pattern formation and the mechanics of a motor-driven filamentous system confined by rigid membranes
本文利用粗粒化分子动力学模型，揭示了耗尽力与马达主动力竞争导致肌动蛋白在刚性膜附近积累并形成高阶结构，且该现象具有普适性。
2023-04-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
Self-assembled aggregates in the gravitational field: growth and nematic order
本文重点研究了引力场对线性骨料可逆组装和拆卸过程的影响。甚至地球的引力场也能影响重的生物聚集体如微管或肌动蛋白丝的平衡性质。重力产生浓度梯度，导致不同长度的骨料随高度分布。足够强的引力场诱导聚集体的整体生长。引力场促进了从各向同性到双相相变的转变，并在更宽的转变区域内得到反映。共存相具有明显不同的长度分布，并且相变代表了各向同性相的生长和沉淀成单相之间的相互作用。超离心力中的场只能加强重力的作用，因此本说明书可以应用于更广泛的系统。
2003-09-09 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.space-ph
Data-driven quantitative modeling of bacterial active nematics
活性物质包括将能量转化为机械运动的单个单元。在许多实例中，例如细菌系统和生物丝测定，组成单元是细长的，并且可以产生局部双取向顺序。这种“主动向列”系统引起了理论家和实验家的极大关注。然而，尽管进行了大量的研究工作，但数据驱动的定量建模尚未实现，这主要是由于缺乏系统的实验数据以及当前模型的参数数量庞大。在这里，我们介绍了一种新的主动线虫系统的丝状菌群集。我们同时测量方向和速度场，并表明我们的系统的复杂的时空动力学可以定量再现的一种新型的主动悬浮液的重要参数都是从全面的实验数据估计的微观模型。这提供了前所未有的访问关键有效的参数和机制，管理主动向列相。我们的方法适用于不同类型的稠密悬浮液，并显示了一条通往更定量的活性物质研究的道路。
2020-11-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polymeric nematics of associating rods: phase behavior, chiral propagation and elasticity
具有吸引性尖端的棒状胶体可以形成线性聚集体，其随后可以经历分级自组装成微流体。受最近有色液晶的建模工作的启发，组成的离散积木，我们制定了可逆的超分子棒的第二维里理论。与有色化合物不同，这些体系能够在高温下形成稳定的非晶相，在不存在聚合的情况下达到单体极限。将尖端电位从吸引性改变为排斥性，因此能够实现从单体到聚合物的微流体的平滑交叉。我们分析了这两个制度的各向同性-双折射相行为，并解决双折射弹性性质。该理论考虑了分子的灵活性和手性的细丝和尊重的内在链长依赖性的顺序。我们还讨论了聚合抑制剂的聚合制度的相行为的影响，并发现抑制剂引起显着缩小的各向同性的双相区域，并产生再入口线虫以及共存相的质量密度反转。最后，我们讨论了棒状聚合物向列相的弹性模量，定性地比较了它们与有色液晶和其他纳米粒子基向列相的弹性各向异性。
2019-10-03 cond-mat.soft
Local Changes in Protein Filament Properties Drive Large-Scale Membrane Transformations Involved in Endosome Tethering and Fusion
本文提出聚合物场论模型，揭示内体膜上蛋白质丝状物通过刚性—柔性转变及向列排列改变膜弹性，从而促进囊泡融合。
2023-09-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Active Spaghetti: Collective Organization in Cyanobacteria
本研究探讨了丝状蓝细菌的非平衡自组织现象，通过实验观察和引入考虑大长宽比、曲率波动、运动能力和向列相互作用的非互易极简模型，成功重现了从各向同性分布到网状丝束的转变，并基于 Peclet number 解释了系统中特征长度的出现。
2023-10-19 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
Dynamically Generated Patterns in Dense Suspensions of Active Filaments
我们使用朗之万动力学模拟研究一个致密的平面层的主动半柔性细丝的动力学行为。以主动力的强度和热持续长度为参数，绘制了详细的相图，并确定了该体系中的几个非平衡相。除了一个缓慢流动的熔体相，我们观察到，足够高的活动，集体流动伴随着当地的极性和极性顺序的签名出现在系统中。这种状态的特征还在于强烈的密度波动。此外，我们确定了一个活动驱动的交叉，从这种状态的连贯流动束的细丝没有全球流动的阶段，形成由个别细丝盘绕成旋转的螺旋。这表明系统通过改变活性剂的形状来响应活性的机制，在没有内部自由度的活性颗粒系统中没有类似的效果。
2017-11-20 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
Polar In-Plane Surface Orientation of a Ferroelectric Nematic Liquid Crystal: Polar Monodomains and Twisted State Electro-Optics
本文研究铁电向列液晶与面内极性表面的相互作用，发现单向摩擦聚酰亚胺表面可诱导宏观面内极性有序，无需电场极化即可形成极性单畴，并在π扭曲液晶盒中展示三种电光响应模式及低场解旋现象。
2021-03-02 cond-mat.soft
The isotropic-cholesteric phase transition of filamentous virus suspensions as a function of rod length and charge
研究的病毒是基因工程改造的、带电的、半柔性的丝状噬菌体，其结构与M13病毒相同，但在轮廓长度或表面电荷上不同。当改变轮廓长度（L）时，我们假设持续长度（P）保持不变，因此我们改变杆的柔性（L/P）。改变溶液的pH值和比较两种病毒，fd和M13，不同的是，每个病毒外壳蛋白的一个中性氨基酸取代一个电荷的表面电荷被改变。在磁场中，我们测量了各向同性和双金属共存浓度以及双金属序参量。各向同性的过渡实验结果同意半定量与半柔性，带电棒的理论预测。
2004-06-06 cond-mat.soft
Filamentous Active Matter: Band Formation, Bending, Buckling, and Defects
通过基于组件的计算机模拟，研究极性丝体与分子马达的微观相互作用如何驱动自组织，揭示了活性极性向列相的形成与屈曲型不稳定性机制，并预测了活性扩散系数和域尺寸的标度律，为理解胞质流动和设计新型活性材料提供了微观基础。
2019-02-21 cond-mat.soft
Cellular dynamics emerging from turbulent flows steered by active filaments
提出含两个张量序参量的连续介质理论，揭示活性丝束流动排列参数如何调控上皮细胞层的活性湍流、细胞取向及拓扑缺陷运动。
2025-01-10 cond-mat.soft physics.bio-ph
Controlling chaos: Periodic defect braiding in active nematics confined to a cardioid
本研究探讨活性向列相流体中拓扑缺陷驱动的混沌流动，通过心形线几何约束实现无缺陷创生或湮灭的“黄金辫”高效混合态，并揭示约束尺寸增大引发向活性湍流态的转变。
2024-01-09 cond-mat.soft
Collective Dynamics of Self-propelled Semiflexible Filaments
本文利用自驱动蠕虫状链模型研究半柔性丝状体的集体动力学，发现通过调节弯曲刚度、活性和长径比可诱导出包括螺旋相、团簇相和活性湍流等多种非平衡相态，为组织活性物质提供了可调稳态参考。
2018-02-21 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Active liquid crystals powered by force-sensing DNA-motor clusters
细胞骨架活性向列体表现出惊人的非平衡动力学，由耗能的分子马达提供动力。为了深入了解这些材料的结构和力学，我们设计了可编程簇，其中驱动蛋白马达通过双链DNA接头连接。基于DNA的簇为活性向列体提供动力的效率取决于驱动蛋白马达的步进动力学和聚合物接头的化学结构。荧光各向异性测量表明，电机集群，像丝状微管，表现出当地的有序。DNA连接子的性质使得能够设计力传感簇。当连接器上的负载超过临界阈值时，集群会崩溃，停止产生主动应力并减缓系统动力学。荧光读数揭示了产生丝间滑动的结合簇的分数。反过来，这产生了驱动蛋白马达沿着微管步进时所经历的平均负载。DNA马达簇为理解纳米级分子马达集体产生介观主动应力的分子机制提供了基础，介观主动应力又为主动向列相的宏观非平衡动力学提供了动力。
2021-06-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
Hydrodynamics of isotropic and liquid crystalline active polymer solutions
我们描述了大规模的集体行为的解决方案的极性生物丝和固定和移动的交联剂。移动和固定的交联剂都诱导长丝排列，促进极性或极性顺序。此外，移动的交联剂，如马达蛋白的簇，在细丝之间交换力和扭矩，并通过细丝集束使均匀状态不稳定。我们开始从一个Smoluchowski方程刚性丝的解决方案，其中成对的交联介导的相互作用之间的细丝产生平移和旋转电流。系统的大尺度属性描述的连续方程的灯丝和电机密度，极化和对齐张量通过粗粒化Smoluchovski方程。系统的可能的均匀和非均匀状态作为动力学方程的稳定解获得，其特征在于实验可访问的参数。我们与其他作者的工作，并表明，我们的模型允许在流体动力学方程中的交联剂的物理性质的各种参数的估计。
2006-07-11 cond-mat.soft
Morphogenesis driven by nematic defects in active biological networks
Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；Istituto Nazionale di Alta Matematica “Francesco Severi”（弗朗切斯科·塞韦里高等数学国立研究所）；Cardiff University（卡迪夫大学）
本文通过连续介质框架，将活组织建模为具有异质生长和重塑能力的向列聚合物网络，揭示了向列缺陷拓扑控制应力局域化和形状演化，其中+1缺陷驱动突起形成，-1/2缺陷作为结构稳定剂。
2026-06-02 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
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
Synthetic active liquid crystals powered by acoustic waves
本文提出了一种由超声驱动的全合成活性向列相系统，解决了传统生物活性材料的降解与变异性问题，实现了稳定且可快速调控的微观拉伸应力、活性湍流及拓扑缺陷动力学，为可重构微流控系统奠定了基础。
2024-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Deep-learning Optical Flow Outperforms PIV in Obtaining Velocity Fields from Active Nematics
Brandeis University（布兰迪斯大学）；University of California at Santa Barbara（加州大学圣巴巴拉分校）
本文评估了基于深度学习的光流（DLOF）在获取活性向列相速度场中的表现，发现其在密集标记样本中显著优于PIV，且在稀疏样本中提供更高分辨率，确立了DLOF作为测量活性软物质流体流动的多功能工具。
2024-04-26 cond-mat.soft cs.LG
Pattern-induced local symmetry breaking in active matter systems
宏观有序和模式的出现是（自）推进剂系统的中心范式，也是许多生物系统结构的关键组成部分，有序化过程和潜在的微观相互作用之间的关系已经在实验和理论上得到了广泛的探索。虽然新出现的图案通常显示出一种特定的对称性（例如双泳道图案或极化移动群），但取决于对齐相互作用的对称性，具有不同对称性的图案显然可以共存。事实上，最近的实验与actomysin运动分析表明，肌动蛋白丝的极性和双极性模式可以相互作用，并动态地相互转化。然而，理论上的理解的机制负责仍然难以捉摸。在这里，我们提出了一个动力学的方法，补充了流体动力学理论的混合对齐对称性的代理商，它捕捉实验观察到的现象，并提供了一个理论解释的共存和相互作用的模式与不同的对称性。我们发现，本地，图案诱导的对称性破缺可以占动态共存的模式与不同的对称性。具体而言，在一个制度与中等密度和弱极性偏置的对齐相互作用，双光子带显示出局部的破磁不稳定性在其高密度的核心区域，这诱导沿带的极波的形成。这些不稳定性最终导致了一个自组织的系统，其中包含相互动态转换的双极带和极波。我们的研究揭示了斑图形成和局部对称性破缺之间的相互反馈机制，在活性物质，有有趣的后果，在生物系统中的结构形成。
2020-05-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
Spindles and active vortices in a model of confined filament-motor mixtures
本文通过数值模拟受限离散细丝-马达蛋白模型，发现了纺锤体、星体和涡旋等结构的自发形成，揭示了压力、马达速度与密度对自组织状态的影响，并强调需进一步理解活性凝胶微观活动与宏观自组织间的联系。
2011-07-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Zoology of collective patterns modulated by non-reciprocal, long-range interactions
Universidade Federal do Rio de Janeiro（里约热内卢联邦大学）；CY Cergy Paris Université（塞吉-蓬图瓦兹CY大学）
研究非 reciprocity 和长距离相互作用对集体模式的影响，发现不同拓扑结构和运输特性，揭示了单物种活性粒子在二维和三维中的物理特性。
2026-04-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Rotational 3D printing of active-passive filaments and lattices with programmable shape morphing
Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院）；Stanford University（斯坦福大学）；Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, Harvard University（哈佛大学生物启发工程怀斯研究所）
通过旋转多材料3D打印技术，实现具有可编程形状变形的活性-被动丝线和晶格，可精确预测其变形行为，适用于适应性、机器人或可部署应用。
2026-03-05 cond-mat.soft
The influence of charge and flexibility on smectic phase formation in filamentous virus suspensions
我们提出了实验测量的胆甾-近晶相变的带电半柔性杆的悬浮液作为杆的灵活性和表面电荷的函数。杆状颗粒由噬菌体M13和密切相关的突变体组成，这些突变体在结构上与该病毒相同，但在轮廓长度上不同，因此在持续长度与轮廓长度的比率上不同，或者在表面电荷上不同。表面电荷以两种方式改变：通过改变溶液pH和通过将M13与{ \it fd}病毒进行比较，所述{ \it fd}病毒是一种突变体，其与M13的不同之处仅在于每个病毒外壳蛋白的中性氨基酸被单电荷氨基酸取代。相图测量作为粒子长度，粒子电荷和离子强度的函数。实验结果与现有的理论预测的柔性杆和带电杆的相位行为进行了比较。与各向同性-近晶相转变相反，在高离子强度下理论和实验一致，向列相-近晶相转变表现出复杂的电荷和离子强度依赖性，与预测的相行为显著不同。这些意想不到的结果可能的解释进行了讨论。
2006-01-23 cond-mat.soft
Directing liquid crystalline self-organization of rod-like particles through tunable attractive single tips
棒状胶体颗粒的分散体表现出过多的液晶态，包括近晶相、近晶A相、近晶B相和柱状相。这种相行为可以通过假定颗粒之间的硬核体积排斥占主导地位来解释。我们在这里展示了如何通过在粒子的一端之间引入弱的和高度局部化的定向吸引相互作用来控制棒状胶体的自组织。这已经通过将丝状病毒的尖端功能化来进行，所述功能化通过将荧光染料区域选择性地接枝到丝状病毒的尖端上来进行，从而产生疏水补丁，其吸引力可以通过改变结合的染料分子的数量来调节。我们表明，在协议与我们的计算机模拟，增加单尖吸引力稳定的近晶相在牺牲的液晶相，使所有其他液晶相不变。对于一个足够强的尖端吸引力，可以完全抑制的α状态，得到一个直接的各向同性的液体到近晶相变。我们的研究结果为低密度下形成的功能结构的合理设计提供了见解。
2019-03-29 cond-mat.soft
Large-scale chirality in an active layer of microtubules and kinesin motor proteins
在生物体早期发育过程中，左右侧化的形成需要一个微妙的机制，因为它与其他主体轴有关。卵细胞中任何固有的手性特征原则上都能触发这种手征对称性的自发破缺。单个微管，主要的细胞骨架丝，被称为手性对象。然而，到目前为止，还没有令人信服的证据表明微管的分子性质与大尺度手性之间存在层次性联系，特别是在整个细胞的长度尺度上。在这里，我们组装一个体外活性层，由微管和驱动蛋白马达蛋白，在玻璃表面上。在包含甲基纤维素，层状系统表现出一个远程的活动的双相，其特征在于由滑动MT的全球对齐。这一阶跨越整个系统的大小在毫米范围内，值得注意的是，允许隐藏的集体手性出现逆时针全球旋转的积极MT层。我们的理论模型的基础上的分析表明，新兴的全球性的微生物学秩序的结果从本地对齐的MT，稳定的甲基纤维素。这也表明，全球旋转来自于MT的内在曲率，导致优先的手性。鉴于其灵活性，这种分层的体外细胞骨架系统使研究膜蛋白的行为负责重要的细胞发育过程。
2018-04-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Light-responsive active particles in a thermotropic liquid crystal
本文首次在热致液晶5CB中利用光热Janus粒子诱导局部向列-各向同性相变实现自推进，并通过考虑各向异性粘度和粘弹性的模型解释了不同光强下的粒子运动行为。
2024-05-07 cond-mat.soft
Density and shape govern the dynamical self-organization of active matter on a closed surface
Sorbonne Université（索邦大学）；CNRS, Institut de Biologie Paris-Seine (IBPS), Laboratoire Jean Perrin (LJP)（法国国家科学研究中心，巴黎塞纳生物研究所，让·佩兰实验室）；Laboratoire Matière et Systèmes Complexes, Université Paris Cité/CNRS (UMR 7057)（物质与复杂系统实验室，巴黎西岱大学/法国国家科学研究中心）；Université de Lille（里尔大学）；CY Cergy Paris Université（塞吉-蓬图瓦兹巴黎大学）
研究通过体外模型揭示几何与力学的相互作用，展示活性物质在液滴表面形成周期性自组织结构，通过调控微管密度和曲率实现拓扑缺陷的动态变化。
2026-10-19 cond-mat.soft
Emergence of Active Foams in a Minimal Cognitive Flocking Model
Indian Institute of Science Education and Research Mohali（印度科学教育研究学院莫哈利分校）
该研究在极简认知群集模型中扩展相互作用范围至中间区域，发现了仅在该区域涌现的活性泡沫等新集体状态，揭示了相互作用范围与各向异性感知对集体组织的强影响。
2026-10-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
