Steady-state distributions of ideal active Brownian particles under confinement and forcing
我们开发了一种形式上精确的技术，用于获得非相互作用的活性布朗粒子在各种系统中的稳态分布。我们的技术从双向扩散方程理论的结果来解决稳态Smoluchowski方程的1-粒子分布函数。该方法被用来详细研究三种情况：1）限制在一个通道中，2）一个恒定的流量稳定状态，和3）在一个均匀的外场沉积。在每个场景中，已知的行为都被复制和精确量化，并呈现新的结果。特别是，在恒定通量状态下，我们推导出一个有效的扩散率，它插值之间的弹道行为的粒子轨迹在短距离和它们的扩散行为在大的距离。我们还计算了附近的壁，这补充了较早的研究远离壁的一部分，活性布朗粒子的沉降剖面。我们的技术很容易推广到其他活动模型，包括系统的活动建模的高斯有色噪声。
2017-04-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Geometric Brownian Information Engine: Essentials for the best performance
本文研究几何布朗信息引擎在熵约束下的最优功提取条件，发现当反馈位置为测量距离两倍且测量距离约为0.6倍标准差时功提取达到全局最大，并揭示了熵控制对效能和平均位移的影响规律。
2022-09-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entropic Confinement and Mode Connectivity in Overparameterized Neural Networks
本研究揭示了过参数神经网络中曲率诱导的熵力如何通过熵障碍影响模式连接与优化限制。
2026-03-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cs.AI
Entropic Splitter for Particle Separation
我们提出了一种颗粒分离机制，该机制引起不同尺寸的颗粒在相反方向上的运动。该机制是基于驱动力和熵整流的布朗波动所造成的不对称形式的通道，沿颗粒进行的联合行动。所示的熵分裂效应可以根据通道的几何参数的变化来控制，并且可以在窄通道和微流体装置中实施。
2011-12-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anomalous diffusion from Brownian motion with random confinement
我们提出了一个模型的异常扩散的粒子进行均匀布朗运动，除了随机放置的反射边界的限制的合奏。对于幂律分布的隔间大小，我们计算的合奏平均均方位移的精确和渐近值，并发现它增加subdiffusively，无论是权力或时间的对数。数值模拟表明，位移的概率密度函数是非高斯的。我们讨论了单粒子跟踪实验的分析模型的相关性及其与其他来源的subdiffusion。特别是我们讨论了一个密切的联系与扩散的渗滤过程。
2015-06-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Persistence of a Brownian particle in a Time Dependent Potential
我们研究了布朗粒子在调和势中的持续存在概率，调和势在很长一段时间内衰减到零-导致布朗粒子的无界运动。我们考虑两个功能形式的衰减的限制，指数和代数衰减。分析计算和数值模拟表明，对于指数弛豫情形，布朗粒子的短时和长时动力学与弛豫参数无关。相反，对于禁闭的代数衰变，长时间的动力学由衰变的指数决定。最后，利用布朗粒子位置的二次关联函数，我们构造了这种情形下布朗步行者的持续存在概率。
2012-04-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entropic rectification and current inversion in a pulsating channel
我们证明了布朗粒子的电流在脉动通道中存在共振行为。通道形状的周期性振荡和沿其轴施加的力之间的相互作用导致粒子电流作为噪声水平的函数增加。一个政权的电流反转也观察到特定值的振荡频率和所施加的力。提出的模型，以获得这些新的行为的电流是基于Fick-Jacobs方程，其中的熵势垒和有效扩散系数依赖于时间。观察到的现象可用于优化微流体装置或生物通道中的传输。
2016-12-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Identifying the signatures of residual activity in harmonically bound active Brownian dynamics
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
研究谐波束缚活性布朗粒子动力学，通过解析计算和数值模拟，分析不同活性下多种动力学指标变化，识别谐波约束阻碍后残余活性特征，揭示不同位置分布 regime 中动力学受残余活性影响的情况。
2026-07-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian motion of a charged colloid in restricted confinement
本文研究了带电胶体的布朗运动，当胶体和壁面之间的距离很小时，胶体被限制在两个带电壁之间。该系统嵌入在离子溶液中。静电排斥和由于流体动力而减少的扩散的组合效应导致在垂直于限制壁的方向上的特定运动。在短时间内的表观扩散系数以及扩散特征时间示出遵循S形曲线作为无量纲参数的函数。该参数取决于静电性质，并且可以通过调节溶液离子强度来控制。在低离子强度下，胶体移动得更快并被局部化，而在高离子强度下，它移动得更慢并探索壁之间更宽的区域，导致更大的扩散特征时间。
2021-04-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Convex hull of a Brownian motion in confinement
研究了约束对平面布朗运动凸包平均周长的影响。我们使用一个极小模型，其中一个无限的反射墙限制步行到其一侧。我们发现，平均周长显示一个令人惊讶的最小值相对于墙的起始距离，并表现出非解析小的距离。此外，轨迹在固定方向上的平均跨度{ $θ\in ]0,π/2[$ }（其可以通过对$θ$的积分来产生平均周长）呈现这两个相同的特性。这与一维情况形成鲜明对比，在一维情况下，平均跨度是一个递增的分析函数。在2D的情况下，非单调性源于两个拮抗作用之间的竞争，由于壁的存在：减少的空间可访问的布朗运动和有效的排斥。
2014-12-08 cond-mat.stat-mech
Interplay between timescales governs the residual activity of a harmonically bound active Brownian particle
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
该研究通过实验、模拟和解析计算，揭示谐势束缚活性布朗粒子的稳态分布交叉由persistence时间与平衡时间的比值决定，而非推进速度，明确了时间尺度相互作用对其剩余活性的调控机制。
2026-08-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transport of Brownian particles confined to a weakly corrugated channel
本文研究了布朗粒子受恒定外力驱动，在二维弱波纹通道中运动时的平均速度。我们考虑固体壁之间的粒子的几何约束，以及由周期性的潜在引起的软约束。使用微扰方法，我们表明，领先的顺序修正的边缘概率分布的粒子在软约束的情况下，是在几何约束的情况下获得的，只要（配置）积分的横截面上的约束势是等于固体通道的宽度。然后，我们计算的概率分布和平均速度的情况下，在一个正弦变化的渠道的宽度。在小Péclet数和相对较窄的软通道的情况下，平均速度的降低较大，而在大Péclet数和宽通道的情况下则相反。在大的Péclet数的限制下，在软通道的情况下，向整体速度的收敛更快。对平均速度和边际概率分布的首阶修正与布朗动力学模拟在两种类型的约束和广泛的Péclet数范围内吻合得很好。
2010-05-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Entropy power functional theory for Brownian many-body dynamics
Universität Bayreuth（拜罗伊特大学）
研究一般时空非平衡下成对相互作用多体系统的过阻尼布朗动力学，提出变分方案，通过联合自由功率最小化原理确定相关物理量，内在自由功率泛函分熵率与能量率，源于通用熵超功率泛函，由两个连续性方程完善动力学描述。
2026-07-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entropic particle transport in periodic channels
布朗运动的动力学具有广泛的应用，从设计的微通道中的传输扩展到其在分子马达和布朗马达中诱导传输的突出作用。在这里，布朗输运的研究在微尺寸，二维周期性通道，表现出周期性变化的截面。此外，颗粒受到沿纵向通道轴线方向作用的外力。对于一个固定的通道几何形状，二维问题的动力学的特征在于由一个单一的无量纲参数，这是成比例的施加的力和颗粒环境的温度的比率。在这种结构中，熵效应可能起主导作用。在某些条件下，二维动力学可以近似为粒子在纵向方向上的有效一维运动。朗之万方程描述这一减少，一维过程是类型的菲克-雅各布斯方程。它包含一个熵势确定的消除通道方向的变化的延伸，和一个修正的扩散常数，引入了一个空间相关的扩散。这个修正项的不同形式以前已经提出过，我们在这里比较了一个特定的模型类别。我们通过分析估计以及与全二维随机动力学数值结果的比较来分析菲克-雅各布斯方程的有效性机制。对于非线性迁移率，我们发现一个温度依赖性，这是相反的，已知的粒子运输周期性电位。讨论了熵效应对非线性迁移率和有效扩散常数的影响。
2008-04-23 cond-mat.stat-mech
Giant enhancement of hydrodynamically enforced entropic trapping in thin channels
使用我们的广义Fick-Jacobs方法[Martens等人，PRL 110，010601（2013）; Martens等人，EUR. Phys. J. Spec. Topics 222，2453-2463（2013）]和广泛的布朗动力学模拟，我们研究了通过不同高度的三维周期性通道的粒子输运。定向运动是由沿通道轴线作用的恒定偏压和压力驱动流的相互作用引起的。在通道方向上的流动剖面形状与通道高度的巨大变化反映在一个关键的依赖性的平均颗粒速度和有效扩散系数的通道高度。特别是，我们观察到一个巨大的抑制薄通道中的有效扩散率;四个数量级相比，散装值。
2014-09-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-stationary Statistics and Energetics of Brownian Motion under Stochastic Harmonic Confinement
Institut für Physik und Astronomie, Technische Universität Berlin（柏林工业大学物理与天文学研究所）
本文研究谐波陷阱中布朗粒子在刚度随机波动下的非平稳统计与能量学，推导了位置矩、平均功和热交换的精确表达式，并用数值模拟验证。
2026-09-29 cond-mat.stat-mech
Entropic stochastic resonance: the constructive role of the unevenness
我们证明了随机共振（SR）的存在所产生的熵变化与不规则边界的存在下，在封闭系统。当布朗粒子的运动被约束到一个不均匀边界的区域时，周期性输入的存在可能会引起光谱放大因子的峰值，从而导致SR现象的出现。我们已经证明，放大因子取决于该区域的形状，通过该区域的粒子移动，并通过调整其特征几何参数，可以优化系统的响应。这种熵随机共振（ESR）出现的情况是常见的小尺度系统中，限制和噪声发挥了突出的作用。因此，发现的新机制可以构成表征这些系统的重要工具，并可以用于控制其基本性质。
2009-02-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Absence of confinement and non-Boltzmann stationary states of fractional Brownian motion in shallow external potentials
本文研究了由长程关联、平稳分数高斯噪声$ξ_α(t)$和$0<α\le2$驱动的$U(x)=|x|^c$（$0<c<2$）形式的亚谐势中粒子的扩散运动。在没有势的情况下，粒子表现出具有反常扩散指数$α$的自由分数布朗运动。虽然对于谐波外部势的动力学收敛到高斯稳态，从广泛的数值分析，我们在这里证明，稳态浅于谐波电位存在，只要关系$c>2(1-1/α)$举行。我们分析的运动的均方位移和（当它存在）的平稳概率密度函数（PDF）。此外，我们还讨论了L{é}vy飞行在浅外势场中的非定常性的类比。
2022-03-03 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
3D Effects Of The Entropic Force
这项工作分析了经典的统计力学相空间曲线在三维。特别注意的是熵力。奇怪的效果，如禁闭，硬核，渐近自由被发现。负比热，以前被认为是出现在一个一维的设置，消失在3D，并与他们，熵力的引力效应。
2014-03-04 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Information-Entropic Measures in Confined Isotropic Harmonic Oscillator
基于信息的不确定性度量，如R{é}nyi熵（R）、Shannon熵（S）和Onicescu能量（E）（在位置和动量空间中）被用来理解径向约束对各向同性谐振子的影响。通过将哈密顿量变换为无量纲形式，给出了振荡频率（$ω$）和约束半径（$r_{c}$）的复合效应。对于给定的量子态，在$r$空间中应用相应的\emph{exact}解析波函数，得到了精确的结果。$p$ -空间波函数由径向函数的傅里叶变换产生。在$r$和$p$空间中，采用熵矩序（$α, β$）作为$(\frac{3}{5}, 3)$进行飞行员计算。对受限谐振子（CHO）的状态指数$n_{r},l$和$r_c$进行了详细的、系统的分析.研究发现，CHO在球盒粒子（PISB）和自由各向同性谐振子（IHO）之间起着桥梁作用。在较小的$r_c$下，随着$n_{r}$的升高，$E_{\rvec}$增加，$R_{\rvec}^α, S_{\rvec}$减少。在中度$r_{c}$，存在两个竞争因素之间的相互作用：（i）径向限制（定位）和（ii）随着$n_{r}$生长的径向节点的积累（离域）。这些结果大多是首次报道，揭示了许多新的有趣的功能。
2019-04-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Drift without flux: Brownian walker with a space dependent diffusion coefficient
利用数字视频显微镜直接观察了微米级颗粒的空间扩散。粒子被困在两个几乎平行的壁之间，使它们的限制位置依赖。因此，我们不仅测量了取决于颗粒位置的扩散系数，而且还报告和解释了一种新的效应：在没有任何外力或浓度梯度的情况下，颗粒的个体位置在扩散系数梯度方向上的漂移。
2000-04-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Harnessing confinement and driving to tune active particle dynamics
活性粒子的一个显著特征是驱动其动力学的非平衡噪声的性质。因此，这些噪声特性的控制是基本的和应用的兴趣。我们展示了紧急调谐的主动噪声的颗粒自推进粒子，将其限制在一个准一维通道。我们发现，这种粒子，像一个活跃的布朗粒子（ABP）在二维移动，显示运行和翻滚（RTP）的限制特性。我们表明，动态的相对取向坐标的粒子映射到布朗粒子在一个周期性的潜力受到一个恒定的力，在类比的分子马达的动力学。该映射捕获一维RTP运动的基本统计特性。具体来说，我们的理论分析是在协议的相对取向坐标和运行时间（翻滚率）的粒子的经验分布。最后，我们明确控制这些紧急运行和翻滚一样的噪声参数的外部驱动。总而言之，我们的工作说明了几何形状引起的调整的主动动态的自走式单位，从而提出了一个独立的路线，利用其内部动态。
2021-01-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Current in a three-dimensional periodic tube with unbiased forces
研究了在非对称无偏力作用下布朗粒子沿三维非对称周期管轴向运动的输运问题。坐标的降低不仅涉及熵垒的出现，而且涉及有效扩散系数。研究发现，在熵垒存在的情况下，管形的不对称性和无偏力的不对称性是产生净电流的两种方式。该电流是温度的峰值函数，这表明即使在熵垒存在的情况下，热噪声也可以促进输运。瓶颈处存在一个最佳半径，在该半径处电流达到最大值。两个相反驱动因素之间的竞争可能导致电流反转。
2007-09-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entropic Stochastic Resonance
我们提出了一个新的计划出现的随机共振时，布朗粒子的动力学发生在一个封闭的介质。不均匀的边界的存在，引起熵贡献的潜力，可能会在施加一个周期性的驱动力的结果在增加的频谱放大在环境噪声水平的最佳值。这种熵随机共振（ESR），小尺度系统的特点，可能构成一个有用的机制，操纵和控制的单分子和纳米器件。
2008-07-16 cond-mat.other cond-mat.stat-mech nlin.SI
Exact dynamics and dimensional effects in torque-driven trapped active Brownian particles
Indian Institute of Science Education and Research Mohali（印度科学教育研究学院莫哈利分校）；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·巴巴国民研究所）
本文基于福克-普朗克方程的拉普拉斯变换解，提出分析二维和三维空间中活性布朗粒子在谐振阱中动力学的精确方法，揭示了 chirality、自推进和空间约束对高阶统计特性的影响，以及不同维度下过冲峭度的变化规律。
2026-10-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Relaxation pathway confinement in glassy dynamics
我们计算一个典型的玻璃形成系统的过剩的粒子流动性分布超过相应的动态倾向的分布，一个量，测量的趋势的粒子是移动的，并反映了当地的结构约束。这使我们能够证明，在过冷，在寻找一个松弛事件的动力学轨迹必须处理越来越多的限制松弛途径。这种建立在一组有限的移动粒子上的弛豫路径的"熵漏斗“也从相关的香农熵的衰变和进一步崩溃中得到了证明。
2014-03-29 cond-mat.stat-mech
Optimal time-entropy bounds and speed limits for Brownian thermal shortcuts
本文通过实时调控光镊微球辐射压力方差设计温度协议，推导有限时间热转移的最优时间–熵权衡与速度极限，为介观有限时间热力学循环及信息几何研究提供基础。
2023-02-12 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Time correlations and persistence probability of a Brownian particle in a shear flow
本文给出了简单剪切流中自由布朗粒子和受简谐约束的布朗粒子的两次关联函数的结果。对于一个自由布朗粒子，沿剪切方向的运动表现出两种不同的动力学，与均方位移扩散在短期内，而在后期的时间尺度为$t^3$。相比之下，互相关$\la x(t) y(t) \ra $对于所有时间均二次缩放。在谐波捕获的布朗粒子的情况下，均方位移表现出由约束和剪切的强度确定的平台。此外，分析扩展到布朗粒子链通过谐波和弯曲势相互作用。最后，从两个时间的关联函数构造持续概率。
2012-09-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mechanical pressure and work cycle of confined active Brownian particles
我们推导出一个解析表达式的机械压力的一个通用的一维模型的封闭的活性布朗粒子（ABPs），是有效的所有值的Peclet数Pe和所有限制的情况。我们的模型再现了已知的体压与Pe ^[2]的标度关系，而在强约束压力下则与Pe标度关系。我们的分析结果很好地再现了模拟的ABPs在2D。我们使用压力公式来计算发动机所做的功及其效率。特别是，效率最大化的工作周期与有限的周期，而不是在无限慢循环的限制，在热力发动机。
2021-06-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Confinement-Driven Acceleration of First-Passage Rates
该研究结合解析理论与模拟，发现受限几何结构可通过熵效应非单调地提升被动扩散的首次通过速率，为软物质和生物系统中的输运过程研究提供了新视角。
2025-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Stochastic Inference of Surface-Induced Effects using Brownian Motion
在限制和界面处的布朗运动是一种典型的情况，从基础生物物理学到纳米级工程都会遇到。使用洛伦兹-米氏框架，我们光学记录的热诱导的三维轨迹的单个微粒，在盐水溶液中，在附近的刚性壁，并在表面电荷的存在下。我们构造了随时间变化的位置和位移概率密度函数，并研究了后者的非高斯特性，后者是壁附近受阻迁移率的直接签名。基于这些分布，我们实现了一种新的，强大的和自校准的多重拟合方法，允许热噪声限制的推断扩散系数的空间分辨在纳米尺度，平衡势，和力的femtoNewton分辨率。
2021-04-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian motion in time-dependent logarithmic potential: Exact results for dynamics and first-passage properties
本文研究了强度依赖于时间的对数势$U(x,t) = g(t) \log(x)$中的布朗运动，它在坐标原点处有吸收边界。这种模型可以表示在生物孔的末端处的时间依赖性熵势垒上的带电分子的扩散控制反应或布朗粒子的逃逸的动力学。我们提出了一个简单的渐近理论，产生的长期行为的生存概率（首次通过性能）和时刻的粒子位置（动力学）。渐近生存概率，即，粒子在给定时间之前不撞击原点的概率是势强度的函数。因此，它对不同的功能$g(t)$表现出相当不同的行为。后者可以分为三类根据政权的渐近衰减的生存概率。我们区分1。常规（幂律衰减），2.边际（幂律乘以时间的慢函数），以及3.增强的吸收（衰减比幂律更快，例如，指数）。渐近理论的结果与数值模拟结果吻合较好。
2015-09-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entropic transport of finite size particles
研究了有限半径球形布朗粒子通过变截面窄通道的输运问题。应用所谓的Fick-Jacobs近似，即假设在通道轴的正交方向上的快速平衡，2D问题可以由1D有效动力学来描述，其中瓶颈导致熵障碍。几何约束导致熵障碍，粒子必须克服这些障碍才能在传输方向上前进。的非线性迁移率的运输的分析结果进行了比较与精确的数值模拟结果。非线性迁移率对颗粒尺寸的依赖性表现出惊人的共振状行为作为相对颗粒尺寸的函数;后一个特征呈现可能的新的有效的颗粒分离方案。
2010-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Fractional Brownian motion and generalized Langevin equation motion in confined geometries
基于在活细胞中观察到的生物分子的亚扩散运动，我们研究了一个非布朗粒子的随机性质，该粒子的运动受分数布朗运动或分数朗之万方程的支配，并被限制在一个有限的区域内.我们通过分析计算和模拟研究了时间平均观测量（例如，时间平均均方位移和位移相关性）受到空间限制和维数的影响。特别是，我们研究了弱遍历性的程度，打破和分散不同的单一轨迹之间的subdiffusive域中的这种受限运动。总的趋势是，从遍历性的偏差减少的运动体积的大小，并与增加的维数。我们定义了位移相关函数，发现该量对分数阶布朗运动、分数阶朗之万方程和连续时间次扩散具有明显的特征，从而为基于单粒子轨迹数据区分这些不同的过程提供了一种有效的手段.
2010-01-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Broadband molecular dynamics simulation of confined Brownian motion
Université de Mons（蒙斯大学）；Univ. Bordeaux, CNRS, LOMA, UMR 5798（波尔多大学，法国国家科学研究中心，LOMA联合实验室）；University of Vienna（维也纳大学）；Ecole Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（巴黎综合理工学院，巴黎理工学院）
通过分子动力学模拟，研究受限布朗粒子在宽频谱范围内的速度自相关函数，揭示壁面附近有效附加质量的增强及扩散系数的降低。
2026-11-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Cooperative rectification in confined Brownian ratchets
本文分析了布朗粒子在受限环境中的修正运动。我们表现出强烈的协同性之间的内在整流的棘轮机制和熵的偏差所造成的空间限制的波动。甚至在棘轮和几何约束分别不引起粒子运动的情况下，也可能产生净粒子输运。组合整流效应可以导致取决于颗粒尺寸的双向传输，从而导致分离的新途径。所报道的机制可用于控制介观结构和纳米器件中的传输，其中颗粒在减小的空间中移动。
2012-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Theory of Nonequilibrium Crystallization and the Phase Diagram of Active Brownian Spheres
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文提出了一种统计力学模型，用于描述活性布朗粒子的非平衡结晶现象，并构建了其完整的相图。
2024-11-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effects of confinement in a Brownian gas with simultaneous stochastic resetting and dynamically emergent correlations
LPTMS, CNRS, Univ. Paris-Sud, Université Paris-Saclay（巴黎南大学，萨克雷大学，法国国家科学研究中心，理论与数学物理实验室）；Sorbonne Université, Laboratoire de Physique Théorique et Hautes Energies, CNRS UMR 7589（索邦大学，理论与高能物理实验室，法国国家科学研究中心）
研究外部势阱中N个非相互作用布朗粒子在同时随机重置下的行为，分析约束如何改变动态涌现关联和非平衡稳态，得到精确解并揭示三种普适类。
2026-07-01 cond-mat.stat-mech
Active particles with polar alignment in ring-shaped confinement
我们研究的活性，非手性和手性，布朗粒子与极性排列和空间相互作用的悬浮液中的稳态性质限制在一个环形（环）的限制在两个维度。探索可能的相互作用之间的极性interparticle排列，几何约束和表面曲率，被纳入这里的最低水平，我们报告了一个表面人口反转效应，从而活性粒子迁移的环形的外凹边界上积累的内凸边界。这与传统的图片，这意味着更强的积累的活性粒子相对于凸的凹边界。粒子数反转是由粒子排列和表面曲率引起的，当这些因素中的任何一个不存在时，粒子数反转就会消失。我们探讨了随后的后果的手征性感应电流和游泳压力的活性粒子和分析系统参数，如粒子的平均数密度和粒子的自推进，手征性和排列强度的可能作用。
2020-09-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transient ageing in fractional Brownian and Langevin equation motion
由平稳的分数高斯噪声驱动的随机过程，即分数布朗运动和分数朗之万方程运动，通常被认为是遍历的，在这个意义上，经过代数松弛，时间和物理观测量的系综平均值重合。最近的研究表明，分数布朗运动和分数朗之万方程运动在外部约束下是瞬时非遍历的-时间和系综平均的行为不同-从粒子开始感觉到约束的那一刻起。在这里，我们表明，这些过程也表现出瞬态老化，也就是说，物理观测值，如时间平均均方位移依赖于时间$t=0$的系统的启动和老化时间$t_a$的测量开始之间的时滞。特别是，事实证明，分数朗之万方程运动的老化依赖于$t_a$是不同的自由和受限运动的情况下。我们得到明确的解析表达式的粒子位置的老化时刻以及时间平均均方位移，并提出了这种瞬态老化现象的数值分析。
2013-07-23 cond-mat.stat-mech
Mass-based separation of active Brownian particles in an asymmetric channel
本文提出利用非对称通道的空间不对称性、粒子动力学的时间不对称性及外部静态力协同作用，实现不同质量自驱动粒子反向漂移分离，为芯片实验室和粒子分离器件开发提供新机制。
2024-05-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Entropic active particle transport in pulsating 3D geometries
本研究探讨了空间周期性三维振荡几何形状中活性布朗粒子的输运，建立了广义Fick-Jacobs方法将3D系统简化为有效1D系统，发现几何振荡最佳频率下粒子平均速度和有效扩散系数显著提升，类似随机共振现象，为微纳米流体和生物医学设备的粒子输运控制提供了理论依据。
2025-09-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Path-integral formalism for stochastic resetting: Exactly solved examples and shortcuts to confinement
研究了过阻尼布朗粒子在保守力场中扩散并随机复位到给定位置的动力学行为。我们提出了一个系统的方法，涉及路径积分和更新理论的元素，允许推导出各种统计的动力学，如（i）传播子之前，第一次复位的时间分布，（iii）在很长的时间粒子的空间分布的解析表达式。我们将我们的方法应用到几个代表性的和迄今为止未探索的例子重置动态。一个特别有趣的例子，我们发现的分析表达式的统计复位是，布朗粒子被困在一个谐波潜在的复位率取决于粒子的瞬时能量。我们发现，使用能量相关的重置过程是更有效地实现布朗粒子在更快的时间尺度上的空间限制比通过执行淬火的参数的谐波势。
2017-07-26 cond-mat.stat-mech nlin.AO quant-ph
Short-time diffusion behavior of Brownian particles in confining potentials
研究了布朗粒子在受限空间中的扩散行为，当位移明显小于受限尺寸时。约束，类似于多孔固体的结构，建模使用空间变化的势场与无限大的潜力代表固体部分和零电位在空隙空间。在它们之间，施加了模仿示踪剂分子与孔壁的相互作用势的平滑瞬态。描述示踪剂颗粒在由此产生的力场中的扩散的相应Smoluchowski方程在允许一般分析解的某些近似下求解。与时间相关的扩散系数得到的同意与较早获得的Fick的扩散方程，但与不同的数值常数。Smoluchowski方程与选定的相互作用势的数值解被用来澄清这种差异的起源。建立了这两种方法得到的解收敛的条件。
2016-11-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Multidimensional entropic bound: Estimator of entropy production for general Langevin dynamics with an arbitrary time-dependent protocol
本文提出多维熵界（MEB）估计器，无需系统细节和优化即可统一适用于过阻尼与欠阻尼朗之万动力学，并在光镊相关系统中验证其有效性与计算效率。
2023-02-22 cond-mat.stat-mech
Scaled Brownian motion: a paradoxical process with a time dependent diffusivity for the description of anomalous diffusion
反常扩散通常用尺度布朗运动（SBM）来描述，SBM是一种具有幂律时间依赖扩散系数的高斯过程。其均方位移为$\langle x^2(t)\rangle\simeq\mathscr{K}(t)t$，其中$\mathscr{K}(t)\simeq t^{α-1}$为$0<α<2$。在无界扩散的情形下，SBM可以提供一个似乎足够的描述，其概率密度函数与分数布朗运动的概率密度函数一致。在这里，我们表明，自由SBM是弱非遍历，但不表现出显着的振幅分散的时间平均均方位移。更严重的是，我们证明了在约束下，由SBM编码的动力学是根本不同的分数布朗运动和连续时间随机游动。SBM是高度非静止的，并且不能为热静止系统中的颗粒提供物理描述。我们的研究结果对单粒子跟踪实验的建模有直接影响，特别是在细胞室内的限制下或使用光镊跟踪方法时。
2014-05-09 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
First-passage dynamics of linear stochastic interface models: numerical simulations and entropic repulsion effect
利用Langevin方法对非守恒噪声下的Edwards-Wilkinson方程和守恒噪声下的Mullins-Herring方程进行了数值模拟，研究了一维波动界面分布.该配置文件是受周期性或狄利克雷（无通量）边界条件。我们确定的噪声驱动的时间演变的配置文件之间的初始平坦的配置和即时的配置文件达到一个给定的高度$M$的第一次。平均轮廓的形状与弱噪声理论（WNT）的预测吻合得很好，该理论描述了最有可能到达固定首次通过时间的轨迹。此外，与WNT一致，平均而言，轮廓在时间上代数地接近高度$M$，其指数基本上与边界条件无关。然而，动态指数的实际值比WNT预测的要小得多。这种“重正化”的指数解释的熵排斥所施加的不可穿透的边界上的波动的轮廓周围的最有可能的path. The熵排斥机制进行了详细分析，为一个单一的（分数）布朗沃克，它描述了异常扩散的标记的单体的接口，因为它接近吸收边界。本研究揭示了弱噪声近似的准确性和局限性的完整的首次通过动力学的描述。
2018-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Effective Entropy Production and Thermodynamic Uncertainty Relation of Active Brownian Particles
近年来，对活性布朗粒子系统的随机热力学的理解一直是一个重要的研究课题。在这篇文章中，我们研究了一个一般模型的活性布朗粒子系统通过引入一个粗粒度的福克-普朗克方程，这使我们能够确定一个有效的熵产生沿随机轨迹，其中的活动和配置相关的扩散系数起着重要的作用。虽然真实熵产生和有效熵产生之间的隐藏分量占主导地位，但有效熵产生仍然作为量化动力学不可逆性的可靠度量，捕获诸如运动诱导相分离（MIPS）的界面和缺陷等重要现象。此外，在这个框架下，我们能够获得熵的限制以及TUR与任何广义电流的系统。我们期望这里提出的新概念量能广泛地应用于活性物质。
2022-05-10 cond-mat.stat-mech
Active Brownian Particles in Random and Porous Environments
活性颗粒的运输可能发生在复杂的环境中，其中它是由活性组分的流动性和环境的淬火无序之间的相互作用而产生的。在这里，我们探讨的结构和动力学性质的主动布朗粒子（ABP）在随机环境中的固定障碍物在三维。我们考虑障碍物的不同布置。特别是，我们认为两个特定的情况下，实验可实现的设置。首先，我们模型钉扎粒子（非重叠）的随机位置，其次是在一个膨胀的凝胶结构，并提供了一个广泛的表征在这些复杂的环境中的ABPs的结构和动力学。我们发现，限制增加了动力学的不均匀性，新的被吸收和局部化的粒子群出现在障碍物附近。这种异质性具有深刻的影响，运动诱导相分离（MIPS）所表现出的颗粒在高活性，从成核和生长在随机无序的多孔环境中的复杂的相分离。
2023-03-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Brownian motion in a single-relaxation viscoelastic fluid
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
该研究扩展了模拟单弛豫粘弹性流体的布朗动力学模型，分析并模拟了主动布朗粒子在粘弹性介质中的两类主导动力学 regime，与实验定量吻合，为相关研究提供了可控的粘弹性环境。
2026-08-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Motion of a Brownian molecule in the presence of reactive boundaries
本文研究了布朗粒子在两个反应边界所描述的禁闭中的一维运动，这两个反应边界可以部分地反射或吸收粒子。理解这种边界的影响在物理学、化学和生物学中很重要。我们精确地计算粒子位移的概率密度，从中我们推导出生存概率和平均吸收时间作为反应系数的函数的表达式。此外，使用Feynman-Kac形式主义，我们研究了反应时间分布，这是粒子在给定位置所花费的波动时间，直到固定的观察时间和直到吸收时间。我们的分析结果与数值模拟进行了比较，显示出完全一致。
2018-05-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Optimizing the Performance of the Entropic Splitter for Particle Separation
最近，已经表明熵可以用来根据布朗粒子的大小对其进行排序。特别是，施加在限制在不对称周期结构中的不同尺寸颗粒上的静态力和随时间变化的力的组合可以通过迫使它们沿相反方向移动来有效地分离它们。在本文中，我们调查的“熵分裂器”的性能的优化。具体而言，分裂机制，以及它如何取决于几何形状的通道，以及频率和强度的周期性强迫进行了分析。使用数值模拟，我们证明了一个非常有效和快速的分离，几乎100%的纯度可以通过适当的优化控制变量。这项工作的结果可能是有用的分散相，如DNA片段或胶体取决于它们的大小更有效的分离。
2014-08-25 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Droplet-mediated long-range interfacial correlations. Exact field theory for entropic repulsion effects
我们考虑近临界的二维统计系统在半平面上的相共存的边界条件，导致形成的液滴分离共存相。一般的低能量特性的二维场论，以找到准确的分析结果的一点和两点关联函数的能量密度和序参量字段。子领导的有限尺寸的修正也计算和解释内的一个确切的概率图，界面波动的特征在于由布朗漂移的概率密度。对序参量关联的封闭表达式的显式分析揭示了界面关联的长程特性及其在界面区域内的局限性。相关性的分析，然后进行动量空间中通过接口结构因子的概念，我们扩展到由一个平面壁的系统的情况下。壁的存在及其相关的熵排斥导致一个特定的术语，我们确定的接口结构因子。
2022-12-01 cond-mat.stat-mech hep-th
Reversible feedback confinement
我们提出了一个反馈协议，能够限制一个系统到一个单一的微观状态，没有散热。该协议调整系统的哈密顿量，使得测量后的贝叶斯后验分布处于平衡状态。因此，整个过程满足反馈可逆性-该过程与其时间反转不可区分-并确保最低可能的限制耗散。尽管整个过程是可逆的，但令人惊讶的是，它可以在有限的时间内实现。我们说明的想法与布朗粒子在谐波陷阱与增加刚度，并提出了一个一般理论的可逆反馈限制系统的离散状态。
2016-09-21 cond-mat.stat-mech
