Clusters in sedimentation equilibrium for an experimental hard-sphere-plus-dipolar Brownian colloidal system
在这项工作中，我们使用的结构和动力学的沉降平衡，在重力的存在下，检查，$via$共聚焦显微镜，布朗胶体系统中存在的外部电场。零场状态方程（EOS）是硬球状态方程，没有颗粒尺寸的重新标度，流体动力学对长时间自扩散系数的修正与硬球状态方程的期望值在数量上是一致的。注意确保无量纲引力能（相当于佩克莱数$Pe_g$）和偶极强度$Λ$都是单位阶数。在外部电场的存在下，各向异性的链链簇的形式，这种团簇形成表现出本身与一个平台的外观时，无量纲的偶极强度$Λ\sim 1$的扩散系数。这种链-链簇状态的结构和动力学检查两个粒径的单分散系统。
2015-07-30 cond-mat.soft
Emergent vortices and phase separation in systems of chiral active particles with dipolar interactions
利用布朗动力学（BD）模拟研究了具有偶极相互作用的手性活性粒子单层的自组织行为。每个粒子都由平移和旋转自推进驱动，并在其中心携带永久的点偶极矩。每个粒子的平移推进方向被选择为平行于其偶极矩。模拟进行高偶极耦合强度和密度低于相关的简单的活性布朗粒子的运动诱导相分离。尽管有这样的限制，我们观察到丰富的现象，包括两种类型的涡的形成，相分离，和植绒过渡。为了理解多粒子系统中涡旋的出现和消失，我们进一步研究了简单环形结构在自推进作用下的动力学。
2021-06-08 cond-mat.soft
Effective Attractive Range and Viscoelasticity of Colloidal Gels
我们提出了一个模拟研究的胶体粒子具有很短的距离吸引力。特别是，我们调查的有效吸引力的范围和形成的凝胶的粘弹性之间的相互作用时，系统的温度足够低。使用布朗动力学模拟，我们研究了不同尺寸和相互作用范围的颗粒，并通过进行小振幅振荡和瞬态启动剪切模拟来表征凝胶的力学性能。我们发现，有效吸引范围是影响凝胶粘弹性的关键参数。储能模量和损耗模量之间的交叉频率以及在启动测试中达到最大应力的时间都是有效吸引范围的简单函数。
2013-07-13 cond-mat.soft physics.chem-ph
Accelerating the calculation of dipolar interactions in particle based simulations with open boundary conditions by means of the P2NFFT method
磁性凝胶是由磁性颗粒嵌入聚合物网络中组成的软弹性材料。它们的形状和弹性可以通过外部磁场来控制，这引起了工程和生物医学应用。计算机模拟是研究这些材料的常用工具。这些模拟的一个众所周知的瓶颈是偶极相互作用的苛刻计算。在周期性边界条件下，建立的算法可用于这样做，然而，以限制凝胶在外部磁场中变形的方式为代价。此外，磁特性取决于样品的形状，完全排除了某些研究问题的周期性边界条件。在这篇文章中，我们将采用最近开发的偶极变体的P $^2$ NFFT方法，能够计算偶极相互作用下的开放边界条件下的$N \log N$缩放的粒子数，而不是昂贵的$N^2$缩放的直接总和对力。双极P $^2$ NFFT方法已在ScaFaCoS库中实现。该库已扩展到分子动力学软件ESPResSo中。在对该方法进行简要的总结后，我们将讨论它对磁性软物质系统研究的价值。一个特别的重点是把开发一个调整策略，以达到最佳性能的方法在预定义的精度，最后将该方法应用到磁性凝胶模型。在这里，在模拟过程中适应凝胶的形状变化是特别感兴趣的。
2018-08-30 cond-mat.soft physics.comp-ph
Pair correlation of dilute Active Brownian Particles: from low activity dipolar correction to high activity algebraic depletion wings
本文采用数值模拟和解析计算相结合的方法研究了低密度下活性布朗粒子的对关联。我们观察到一个翅膀对相关性：而粒子积累在前面的一个活性粒子的预期，耗尽尾流由两个耗尽翅膀。在软粒子的限制，我们得到一个封闭的方程对相关，使我们能够表征耗尽翼。特别是，我们揭示了两个政权在高活性的翅膀采取自相似的配置文件和代数衰减。我们还进行了自推进的Janus粒子的实验，并确实观察到了耗尽翼。
2020-12-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Magnetically Assisted Trapping of Passive Colloids by Active Dipolar Chains
Heinrich-Heine-Universität（海因里希·海涅大学）；University of Liège（列日大学）
本研究探究了活性偶极胶体混合物对被动布朗粒子的捕获机制，通过布朗动力学模拟分析了佩克莱数与偶极作用强度对捕获效率的影响，发现短暂外磁场可显著提升捕获率，为被动胶体自组织捕获策略设计提供了参考。
2025-09-17 cond-mat.soft
Lane formation in a system of dipolar microswimmers
利用布朗动力学（BD）模拟，我们研究了一个两维（2D）二元体系的非平衡结构形成的偶极胶体在相反的方向推进。尽管链形成的一个明显的趋势，该系统显示出一个过渡到一个车道的状态，让人想起在各向同性排斥相互作用的系统中的车道形成。然而，各向异性的偶极相互作用诱导新的功能：首先，泳道本身具有复杂的内部结构，其特征在于链或簇。第二，拉延只发生在相互作用强度的窗口中。我们通过相分离过程和简单的力平衡参数来解释我们的发现。
2015-03-25 cond-mat.soft
Dynamics of cluster formation in driven dipolar colloids dispersed on a monolayer
我们报告了在准二维系统中，由旋转外场驱动的偶极胶体粒子的团簇形成的计算机模拟结果。我们专注于永久偶极和流体动力学相互作用之间的相互作用及其对粒子的动力学行为的影响。这包括他们的个人以及他们的集体运动。为了研究这些特性，我们采用布朗动力学模拟的有限系统与流体动力学相互作用。我们的研究结果表明，特别是从流体动力学相互作用的平行-旋转耦合有着深远的影响的集群行为。
2012-12-06 cond-mat.soft
Interpenetration of fractal clusters drives elasticity in colloidal gels formed upon flow cessation
胶体凝胶是由具有吸引力的布朗粒子组成的非平衡软固体，这些粒子在低体积分数下形成跨越空间的网络。这些系统的弹性性质是由网络微观结构引起的，它对剪切历史非常敏感。在这里，我们利用这种敏感性来调整由炭黑纳米颗粒制成的胶体凝胶的粘弹性。从施加的剪切速率$\dot γ_0$下的流化状态开始，我们使用突然的流动停止来触发液体到固体的转变。我们观察到，当剪切速率$\dot γ_0$较低时，所得凝胶更有弹性，并且粘弹性谱可以绘制在主曲线上。此外，耦合流变小角X-射线散射，使我们能够表明，凝胶的微观结构是不同的凝胶仅通过热搅拌，其中只有两个长度尺度观察到：胶体的尺寸和分形聚集体的尺寸。剪切和热能之间的竞争导致具有三个特征长度尺度的凝胶。这样的凝胶结构在一个分形簇相互渗透的扩展网络中。用不同的剪切历史制备的凝胶实验表明，簇互穿增加与流动停止前施加的剪切速率$\dot γ_0$的值减小。这些观察结果强烈表明，簇互穿驱动的凝胶弹性，我们确认使用的结构模型。我们的研究结果，这是在与以前的文献中，凝胶弹性要么连接到集群连接或弯曲模式形成鲜明对比，突出了一个新的局部参数控制胶体凝胶的宏观粘弹性。
2022-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Evanescent Gels: Competition Between Sticker Dynamics and Single Chain Relaxation
该研究通过非平衡布朗动力学模拟缔合聚合物凝胶，揭示网络结构与流变响应的差异，并由贴纸解离和单链弛豫的时间尺度竞争界定瞬逝凝胶机制。
2024-02-10 cond-mat.soft
Rotational ratchets with dipolar interactions
我们报告的结果，从计算机模拟研究的旋转棘轮效应的磁性粒子通过偶极相互作用的系统。棘轮效应由粒子在振荡磁场中的定向旋转组成，其缺乏净旋转分量。我们的调查是基于布朗动力学模拟这样的多粒子系统。我们调查的影响，随机和确定性的贡献，棘轮效应的运动方程。作为一个主要的结果，我们表明，偶极相互作用可以有一个增强以及抑制效应的棘轮行为取决于所考虑的系统的偶极耦合强度。示出的增强是由相邻的磁性粒子产生的粒子上的有效场的增加引起的，而阻尼是由于在有效场中的受限的旋转运动。此外，我们发现了一个非平凡的影响的短距离，粒子之间的排斥相互作用。
2012-10-12 cond-mat.soft
Extreme heterogeneity in the microrheology of lamellar surfactant gels analyzed with neural networks
本研究利用颗粒追踪微流变学和循环神经网络动态分割轨迹，分析了基于CTAC的层状凝胶网络粘弹性异质性，揭示了被集合均方位移掩盖的多种扩散过程及复杂粘弹性。
2023-11-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shear-induced memory effects in boehmite gels
本研究发现酸诱导勃姆石凝胶存在临界剪切速率，高于该速率剪切活化后形成类凝胶弱凝胶，低于则形成类玻璃强凝胶，且两类凝胶屈服应变特性不同，可用梅森数解释临界剪切速率的物理本质。
2021-10-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Activity-Induced Structural and Dynamical Heterogeneity in Colloidal Gels
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
本研究通过大规模布朗动力学模拟探究活性胶体凝胶的结构与动力学异质性，明确活性参数对凝胶网络的影响，发现有效温度框架可描述其动力学异质性，揭示结构有序性在调控该异质性中的关键作用。
2026-11-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Modelling a Hydrodynamic Instability in Freely Settling Colloidal Gels
有吸引力的胶体分散体，即聚集并经常形成跨越空间的弹性凝胶的细颗粒的悬浮液是社会中普遍存在的材料，具有广泛的应用。当网络重量超过其压缩屈服应力时，这些材料中的胶体网络可以以自由沉降的模式存在。当网络保持固定在适当位置并用作悬浮流体被泵送通过的过滤器时，出现等效状态。在任何一种情况下，流体动力学不稳定性导致网络完整性的损失发生。实验观察表明，完整性的丧失与侵蚀通道的形成有关，即所谓的拖缆，流体通过拖缆快速流动。然而，增长的动力学和随后的崩溃机制仍然知之甚少。在这里，提出了一个唯象模型，动态地描述了一个流光的径向增长，由于网络的快速流体回流的侵蚀。该模型表现出有限的时间爆破-在凝胶中的灾难性故障的发病-由于激活的胶体间键断裂。采用布朗动力学模拟稀凝胶中流体动力学相互作用和沉降的胶体来研究这种不稳定性的引发和传播，这与理论吻合得很好。模型动力学也被证明准确地复制测量的流光生长在两个不同的实验系统。该模型的预测能力和未来的改进进行了讨论，并提出了一个稳定状态图提供深入了解工程策略，以避免解决网络的不稳定性意味着有很长的保质期。
2018-04-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Reversible Formation of Thermoresponsive Binary Particle Gels with Tunable Structural and Mechanical Properties
我们研究了悬浮的温敏微凝胶的集体行为，该微凝胶在加热时排出溶剂并随后减小尺寸。使用不同的温敏微凝胶的二元混合物，我们展示了如何明显不同的凝胶结构的形式，这取决于所使用的加热曲线。共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）成像显示，缓慢加热斜坡产生核-壳网络通过顺序凝胶化，而快速加热斜坡产生随机二元网络通过均质凝胶化。在这里，二次粒子被示出聚集在一个单层的方式上的第一凝胶，这可以通过布朗动力学模拟使用的模型的基础上的温度依赖性的相互作用势结合空间排斥和范德华吸引力定性地再现。通过振荡流变学，它表明，二次微凝胶沉积增强了先前形成的单一物种凝胶的结构完整性，和最终的结构表现出更高的弹性模量和损耗模量比其组成相同的同质凝胶对应。此外，我们表明，在二次微凝胶沉积之前的支架中的老化过程控制了bigel的最终结构特性，这允许对这些特性进行详细的控制。因此，我们的研究结果表明，温度分布可以用来精细地控制这些高度可调材料的结构和机械性能。
2019-04-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Impact of dipole-dipole interactions on motility-induced phase separation
我们提出了一个偶极活性布朗粒子系统的流体动力学理论，在弱偶极耦合的制度，预测发病的运动诱导相分离（MIPS），符合布朗动力学（BD）模拟。的流体动力学方程推导出明确粗粒化的微观朗之万动力学，从而允许进入粗粒化模型和粒子分辨模拟的参数的定量比较。在固定密度下进行BD模拟，我们发现偶极相互作用倾向于阻碍MIPS，如在[Liao et al.，软物质，2020，16，2208]。在这里，我们证明了理论方法确实捕捉到了MIPS的抑制。此外，分析的数值获得的，角度相关的关联函数揭示了潜在的微观机制，导致不稳定的均匀相。
2022-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian cluster dynamics with short range patchy interactions. Its application to polymers and step-growth polymerization
我们提出了一种新的模拟技术，来自布朗集团动力学迄今为止用于研究各向同性胶体聚集。它现在实现了经典的Kern-Frenkel势来描述粒子之间的斑块相互作用。这种技术可以访问系统的静态属性，动态和动力学，甚至远离平衡。粒子的热运动建模使用数十亿个独立的小的随机平移和旋转，被排除的体积和连接的约束。该算法，适用于一个单一的聚合物链导致正确的静态和动态特性，在框架中，流体动力学相互作用被忽略。通过改变贴片角，可以获得不同的链柔性。我们已经使用这种新的算法来模拟各种溶剂质量下的逐步增长聚合。聚合反应是由补丁之间的不可逆聚集建模，而各向同性的有限方阱电位叠加，以模仿溶剂的质量。在不良溶剂条件下，发生相分离（由于各向同性相互作用）和聚合（由于斑块）之间的竞争。令人惊讶的是，一个结构非常奇特的被捕网络出现了。它由线和节点组成。链聚集了一些伸展的链，这些链陷入纠缠的球形节点。这些节点充当股之间的网状点。该系统是动力学驱动的，我们观察到一个被困逮捕的结构。这证明了这种新的模拟技术的优势之一。它可以提供有价值的见解机制，可能参与形成的链凝胶。
2014-04-15 cond-mat.soft
Dynamic roughening and fluctuations of dipolar chains
当置于外部磁场中时，载体铁磁流体中的非磁性颗粒获得有效的偶极矩。这一事实导致它们形成链，当磁场减小时，由于布朗运动，链将变粗糙。我们通过实验，理论和模拟，三种方法，同意超过5个数量级的标度行为研究这个过程。RMS宽度最初为$t^{1/2}$，然后在饱和之前为$t^{1/4}$。我们将展示这些结果如何补充现有的聚合物链的结果，以及如何链动力学可以描述最近的非马尔可夫制定的异常扩散。
2003-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Modulation of Non-equilibrium Structures of Active Dipolar Particles by an External Field
该研究通过布朗动力学模拟探究外取向场对三维低密度偶极活性粒子结构与极化的影响，揭示活性与场约束竞争催生多样自组装结构的规律，及活性对渗流网络维持范围和极化响应行为的调控作用。
2025-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Patterns of active dipolar particles in external magnetic fields
University of Göttingen（哥廷根大学）
研究外部磁场中活性双极粒子的集体行为，通过模拟发现取向链和带是主要结构，其特征随磁场增强而变化。
2025-12-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Extreme fluctuations of active Brownian motion
在主动布朗运动中，内部推进机制与平移和旋转热噪声以及其他内部波动相互作用以产生定向运动。我们推导出它的极端波动的分布，并确定其普遍性质，使用大偏差理论。慢和快的内部动力学的限制引起相应的速率函数的扭结状和抛物线的行为，分别。对于偶极Janus粒子在二维和三维相互作用的领域，我们预测一种新的对称性类似，但不同的，一个相关的熵产生。因此，对这些极端波动的测量可以用来推断潜在的（通常是隐藏的）状态网络的性质。
2016-05-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Hydrodynamic Stability Criterion for Colloidal Gelation under Gravity
本文通过布朗动力学与格子玻尔兹曼模拟，研究重力对胶体凝胶形成过程的影响，提出基于新生团簇加速沉降的稳定性判据，并分析了临界体积分数以上凝胶网络力学主导的沉降行为及最终沉积物状态。
2023-03-24 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Rapid Sampling of Stochastic Displacements in Brownian Dynamics Simulations
提出了一种新的随机位移采样方法，用于胶体尺度粒子的布朗动力学（BD）模拟。该方法依赖于一个新的公式的埃瓦尔德总和的Rotne-Prager-Yamakawa（RPY）张量，这保证了实空间和波空间的贡献张量是独立对称和正定的所有可能的粒子配置。布朗位移是从两个独立样本的叠加中得出的：波空间（远场或远程）贡献，使用波动流体力学和非均匀快速傅立叶变换的技术计算;和实空间（近场或短程）校正，使用Krylov子空间方法计算。绘制这两个独立样本的组合计算复杂度与粒子数量成线性比例。所提出的方法规避了直接应用于RPY张量的所有已知的迭代采样方法所表现出的超线性缩放，该方法由张量的条件数随粒子数的幂律增长而产生。硬球分散体和胶体凝胶的计算进行说明，并用于探索微观结构的性能的算法的作用。在实践中，预测缩放的对数部分没有被观察到，并且该算法线性缩放多达400万个粒子，比现有的迭代方法获得超过一个数量级的速度提升，并且使得计算布朗位移的成本与BD模拟中计算确定性位移的成本相当。一个高性能的实现采用非均匀快速傅立叶变换的图形处理单元上实现，并与软件包HOOMD-blue集成用于基准测试。
2017-03-15 cond-mat.soft physics.comp-ph
A minimal model for acoustic forces on Brownian particles
我们提出了惯性耦合（IC）的一般化[Usabiaga et al. J. Comp. Phys. 2013]，其允许对具有任意声学对比因子的小颗粒上的辐射力进行解析。IC方法基于欧拉-拉格朗日方法：粒子在连续空间中移动，而流体方程在规则网格中求解（这里我们使用有限体积法）。在流体应力的热波动，重要的低于微米尺度，也考虑到以下的朗道-Lifshitz流体的描述。每个粒子由一个最小的成本决议，其中包括一个小的内核（钟形函数）伴随着粒子。粒子核的主要作用是插值流体属性和传播粒子力。在这里，我们扩展了内核功能，以允许任意的粒子压缩性。颗粒-流体力是从施加的无滑移约束获得的，该约束强制执行类似的颗粒和内核流体速度。这种耦合是瞬时的，并允许捕获粒子上辐射力的快速非线性效应。声学力的产生是因为粒子压缩性（单极项）或质量（偶极贡献）超过流体值。与理论表达式的比较表明，目前的推广的IC方法正确地再现了这两个贡献。由于其低计算成本，本方法允许使用标准图形处理器单元（GPU）模拟许多粒子。
2013-07-02 cond-mat.soft
Pattern formation of dipolar colloids in rotating fields: Layering and synchronization
本文报道了在旋转磁场中具有永久偶极矩的球形胶体粒子系统的布朗动力学（BD）模拟和理论结果。在固定的填充分数和偶极耦合参数下进行模拟，我们构建了一个完整的非平衡相图作为驱动频率（$ω_0$）和场强（$B_0$）的函数。该图包含同步状态和异步状态，在同步状态下，单个粒子以（平均）恒定相位差跟随场。同步是伴随着层的形成，即通过空间的dopry-breaking，类似于系统的诱导偶极子在旋转领域。然而，在永久偶极子的情况下，太大的$ω_0$产生分层的故障，由单粒子旋转动力学从同步到异步行为的复杂变化补充。我们表明，极限频率$ω_c$可以很好地描述为一个分支的非线性运动方程的单个粒子在粘性介质中旋转。最后，我们提出了一个简单的密度泛函理论，它描述了层的出现在完美的同步状态作为一个平衡相变。
2011-03-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Arrest of Fluid Demixing by Nanoparticles: A Computer Simulation Study
我们使用格子玻尔兹曼模拟研究逮捕结构的形成后，含有中性润湿胶体颗粒的二元溶剂分层。以前的模拟对称流体淬灭指出，形成的“bijels”：双连续的界面堵塞乳液凝胶。当在流体-流体界面处形成颗粒的玻璃状单层时，应该产生这些，阻止进一步的分层，并使结构硬化。实验工作已经广泛地证实了这种情况下，但也表明，bijels也可以形成体积不对称淬火。在这里，我们提出了新的模拟结果，这样的淬灭，比较这些对称的情况下，并找到一个交叉到一个被捕的液滴相在强不对称性。然后，我们作出广泛的新的分析后逮捕动力学在我们的模拟Bijel和液滴结构，在时间尺度上可比的胶体运动的布朗时间。我们的研究结果表明，在这些中间的时间尺度上，从流体-流体界面喷射粒子的有效激活屏障比平坦界面上的孤立粒子的相应屏障小至少两个数量级。
2008-04-02 cond-mat.soft
Active dipolar spheroids in shear flow and transverse field: Population splitting, cross-stream migration and orientational pinning
我们研究的稳态行为的活性，偶极，布朗椭球体在一个平面通道进行强加的库埃特流和外部横向场，施加在“向下”的正常流动方向。通过假设活动球体（游泳者）具有指向其自推进（游泳）方向的永磁偶极矩，将其上的场致扭矩视为磁性形式。使用一个连续的方法，我们表明，主机的行为出现在参数空间跨越的粒子的纵横比，自推进和剪切/场强度，和通道宽度。跨流迁移的模型游泳者被证明涉及一个政权的线性响应（量化的线性响应因子）在弱场。对于长形游泳者，弱场行为跨越到一个政权的充分游泳迁移到下半部分的渠道在强场。对于扁圆形的游泳者，一个违反直觉的制度，反向迁移出现在中间领域，其中一个宏观部分的游泳者重新定向和游泳的顶部通道的一半，在一个尖锐的“向上”的角度相对于场轴。这里报道的不同行为进行了分析的基础上剪切诱导的人口分裂（双峰）的游泳方向，给两个不同的，相反的极化，游泳亚群（虽然非常不同的扁长/扁圆游泳者）在每个通道的一半。在强磁场中，这两种类型的游泳者都表现出相对于实验室框架的净上游流。完全迁移和净上游电流的开始取决于纵横比，从而实现微流体设置中的有效颗粒分离策略。
2021-08-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Dynamic correlations in a polar fluid: confronting stochastic density functional theory to simulations
本文发展随机密度泛函理论描述Stockmayer流体的极化动力学，推导纵向和横向极化涨落的解析表达式，并通过引入Kirkwood因子修正理论，实现了与Brownian Dynamics模拟的定量一致。
2025-07-22 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Self-induced hydrodynamic coil-stretch transition of active polymers
我们分析了活性聚合物模型的构象动力学和统计性质。该聚合物被描述为一个自由连接的珠棒链受到随机的主动力偶极子，作用于悬浮溶剂，在那里他们驱动长距离的流体流动。使用朗之万模拟孤立链在无限制的域，我们展示了如何耦合的活动流与聚合物构象导致紧急动态。具有可收缩偶极的系统的行为类似于由于偶极流而具有增强的波动的被动布朗链。然而，在具有可扩展偶极子的系统中，我们的模拟揭示了一个活跃的线圈拉伸过渡，从而聚合物自发地展开并在其自身的自诱导流体动力学流动中伸展，并且我们表征了这种过渡的无量纲活动参数比较活跃的偶极力热波动。我们讨论了我们的研究结果的背景下，经典的被动聚合物在拉伸流动的线圈拉伸过渡，并补充我们的模拟与一个简单的动力学模型的活性三聚体。
2022-01-12 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Tuning Higher Order Structure in Colloidal Fluids
本研究结合粒子分辨实验与Brownian dynamics模拟，利用两体及高阶关联探究了交流电场下胶体“串状流体”的涌现，发现其高阶结构与偶极Lennard-Jones系统的最小能量簇高度吻合。
2025-01-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Vorticity Determines the Force on Bodies Immersed in Active Fluids
当浸入主动布朗粒子的流体中时，被动体可能开始根据其形状进行线性或角向运动。在这里，我们利用发散定理，将导致这种运动的力与密度和电流联系起来，这些力是由物体引起的，但距离物体很远。一般来说，力由两个贡献组成：由于偶极场分量的强度和由于粒子离开边界，产生非零的极化涡度。我们推导和数值证实结果的周期性系统，这是从根本上不同的无界系统的力量，规模与系统的面积。我们表明，涡是本地化接近的身体和点的局部曲率的变化，使合理的设计粒子的形状与所需的推进性能。
2021-03-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Length scales and self-organization in dense suspension flows
致密的非布朗悬浮液流动的硬颗粒显示神秘的属性：作为干扰阈值的接近，粘度发散，以及可以从速度相关性识别的长度尺度。为了解开耗散的微观机制及其与所观察到的长程相关性的联系，我们建立了悬浮液流动和松软网络被拉动时发生的刚性转变之间的类比-这种转变被认为与某些凝胶的应力硬化有关。在推导了刚性转变附近的临界性质后，我们用数值方法证明了悬浮液流动与刚性转变的接近，发现这种接近导致了粘性与速度相关长度L_c之间的解耦，而速度相关长度L_c与速度对局部扰动的响应长度L_c成正比，先前预测遵循l_c \sim 1/ \sqrt{z_c-z} \sim p^{0.18}，其中p是无量纲颗粒压力，z是由颗粒形成的接触网络的配位，z_c是空间维度的两倍。我们用数值方法证实了这些预言，预言存在一个较大的长度尺度l_r \sim 1/ \sqrt{p}，它对速度相关性有轻微的影响，并存在一个消失的应变δγ \sim 1/p，它表征了流动中的去相关性.
2014-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermodynamics and structure of self-assembled networks
我们研究了自组装链的一个通用模型，它可以分支并形成具有任意功能的分支点（结点）的网络。物理实现包括物理凝胶、蠕虫状胶束、偶极流体和微乳液。该模型映射的配分函数的解决方案的分支，自组装，相互避免集群到海森堡磁铁的零自旋组件的数学极限。该模型在平均场近似下求解。据发现，尽管没有任何特定的链之间的相互作用，熵的路口诱导单体之间的有效吸引力，这在三重路口的情况下，导致一个主要由单链组成的稀相之间的一阶再入相分离，和一个密集的网络，或两个网络相。独立的相分离，我们预测的渗流（连接）过渡，在那里形成一个无限的网络，部分重叠的一阶过渡。渗流转变是一种连续的、非热力学的转变，它描述了系统拓扑结构的变化。我们的治疗，预测热力学相平衡以及在系统中的空间相关性，使我们能够在同一框架内处理相分离和渗流阈值。在低单体密度下，密度-密度相关具有通常的Ornstein-Zernicke形式。在较高的密度，出现在结构因子的峰值，标志着在系统中的中程秩序的发病。不同的物理系统的结果的影响进行了讨论。
2002-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active dynamics and spatially coherent motion in chromosomes subject to enzymatic force dipoles
最近的染色体动力学实验的启发，我们引入一个完全可解的模型之间的相互作用的灵活的聚合物和一组马达样酶。这些酶可以结合和解结合到聚合物的特定位点，并且当结合时在两个相邻的单体上产生偶极力。我们研究所产生的非平衡动力学的聚合物，并发现，单体的运动有几个属性，实验观察到的染色体位点：一个subdiffusive均方位移和外观的相关运动区域。我们还确定了单体的速度自相关，并发现潜在的随机过程是不是分数布朗运动。最后，我们表明，主动力溶胀聚合物的量，成为常数的大聚合物。
2018-11-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Windmilling clusters of active quadrupoles
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫大学）
本文通过活性四极子相互作用，发现风车状聚集体的形成机制，揭示了正交对齐与活性运动的竞争效应，展示了微结构图腾的多样性及实验应用潜力。
2026-02-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active interaction switching controls the dynamic heterogeneity of soft colloidal dispersions
我们采用反应动力学密度泛函理论（R-DDFT）和反应布朗动力学（R-BD）模拟来研究具有二元相互作用切换的活性软高斯胶体悬浮液的动力学，即，一种单组分胶体系统，其中每个粒子以预定的速率在具有不同迁移率的两种相互作用状态之间随机切换。使用R-DDFT，我们扩展了以前开发的理论，以访问非均匀液体的动力学，研究开关活动的影响，在本体溶液中的Van Hove函数的自我和不同的部分，并确定相应的均方位移的开关粒子。我们的研究结果表明，即使平均扩散系数不受开关活动的影响，它显着修改的非平衡动力学和扩散系数的个别粒子，导致从短到长的时间交叉，与制度的中间时间显示异常扩散。此外，van Hove函数的自部分在短时间和长时间具有高斯形式，但在中间时间变为非高斯形式，在短位移和大位移之间具有交叉。相应的自中间散射函数显示了通常在具有非均匀动力学的软材料（如玻璃和凝胶）中观察到的两步弛豫模式。我们还介绍了一个唯象的连续时间随机游走（CTRW）理论来理解这个系统的异质扩散。R-DDFT结果与R-BD模拟和CTRW理论的分析预测非常吻合，从而证实R-DDFT不仅是研究非平衡主动开关胶体悬浮液的结构和相行为，而且是研究其动力学性质的有力方法。
2021-12-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universal properties of repulsive self-propelled particles and attractive driven particles
本文模拟二维单轴各向异性主动布朗粒子，发现其 MIPS 具有长程关联、各向异性构型和特定临界普适类，并与吸引驱动 RDLG 共享这些宏观性质。
2023-11-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
