Mechanical inhibition of dissipation in a thermodynamically consistent active solid
Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）；Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, University of Oxford（牛津大学鲁道夫·派尔斯理论物理中心）
本文提出了一种热力学一致的活性固体模型，揭示了机械响应与耗散之间的非平凡交叉作用，并解释了在大应力下耗散被抑制的现象。
2025-12-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Steering Active-Colloid Assembly by Biasing Dissipation
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Rice University（莱斯大学）；Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale（合肥微尺度物质科学国家研究中心）
本文提出耗散偏置原理，通过调节局部重构频率和强度控制胶体自组装方向，实现目标构型的有序形成和多路径定向选择。
2026-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dissipation-accuracy tradeoffs in autonomous control of smart active matter
本研究探讨自导向活性智能体在波动和外部流动下定位或追踪轨迹的能量成本，揭示耗散与精度间的根本权衡，并提出最小能耗的最优转向策略。
2024-09-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective order reorganizes dissipation and powers an active engine
TU Dresden（德累斯顿工业大学）；Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics（马克斯·普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所）；Univ. Lille, CNRS, ONERA, Arts et Metiers Institute of Technology（里尔大学、法国国家科学研究中心、法国航空航天实验室、巴黎国立高等工艺学院）；University of Luxembourg（卢森堡大学）
本研究通过合成运动球体实验系统，首次实现集体运动的时间分辨功率预算，发现有序转变提高运动效率并重组耗散路径，据此构建可对外做功的主动引擎。
2026-09-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Control of active field theories at minimal dissipation
本文针对活性非平衡系统提出热力学一致的优化框架，区分协议热与总热，发现总热存在全局最小值，并揭示稳态耗散景观调控最优控制策略的交叉。
2025-06-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stochastic Heat Engine Powered By Active Dissipation
纳米器件的热力学是一个活跃的研究领域。尽管它们周围有噪音，但它们经常产生机械功（例如微型热机），显示整流布朗运动（例如分子马达）。这就需要对实验上可量化的热力学效率进行研究。在这里，布朗粒子被具有时间周期性收缩和膨胀的谐波约束所驱动。该系统通过交替地（时间周期性地）连接到具有不同耗散率的浴槽来做功。我们从理论上分析了系统使用随机热力学。热力学量如功、热、效率、熵的变化在长循环时间内通过分析发现。模拟也在不同的周期时间进行。他们表现出良好的协议与分析计算在长周期的时间限制。利用仿真研究了工作、效率和效率的大偏差函数的分布。我们相信，我们的模型的实验实现是可能的。
2018-10-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Quantifying the non-equilibrium activity of an active colloid
活性物质系统表现出丰富的涌现行为，由于不断注入和耗散的能量在个别代理的水平。由于这些系统远离平衡，它们的动力学和能量学不能用平衡统计力学的框架来理解。随机热力学的最新发展将经典的功、热和能量耗散的概念扩展到波动的非平衡系统。我们利用最新的进展，在实验和理论研究的非热耗散的单个光激活的自推进胶体颗粒。我们专注于表征从热到非热波动的过渡，并表明能量耗散率的顺序$\sim k_BT/$ s是可测量的有限时间序列数据。
2020-04-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The fluctuation-dissipation relation holds for a macroscopic tracer in an active bath
本研究通过实验证明，广义涨落-耗散关系适用于活性浴中与自驱动行走者碰撞的简谐陷俘示踪粒子，该关系在欠阻尼至临界阻尼的宽频范围内有效，归因于系统存在单一能量输入与耗散通道。
2024-10-14 cond-mat.stat-mech
Properties of the dissipation functions for passive and active systems
系统的耗散函数被定义为轨迹和其时间反演轨迹的概率之比的自然对数，其概率分布遵循称为涨落定理的众所周知的关系。利用一般的朗之万方程，我们推导了无源和有源系统的耗散函数的表达式。对于无源系统，耗散函数只依赖于系统动力学变量的初值和终值，而不依赖于系统的轨迹。此外，它不显着依赖于通用朗之万方程的反应或耗散耦合系数。此外，我们还研究了一个一维情形，用我们得到的耗散函数形式验证了涨落定理。对于主动系统，我们定义了主动力沿轨迹所做的功。如果动力学变量的概率分布在时间反演下是对称的，则在这两种情况下，耗散函数随轨迹持续时间的平均变化率只不过是系统和水库的平均熵产生率。
2022-12-24 cond-mat.stat-mech
Active Field Theories
Les Houches 2018暑期学校活性物质和非平衡统计物理学的讲义。这些注释介绍了活性物质的统计场论。在展示了如何通过显式粗粒化主动粒子模型自下而上创建这种理论的一个例子之后，这里采取的主要方法是自上而下：将最小项添加到研究充分的被动系统随机场论中，这些场论打破了时间可逆性，从而导致非零稳态熵产生。到目前为止，这些理论与它们的被动对应物相比，理解得相当少。
2019-04-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Viscoelastic response of an active particle under the action of magnetic field
研究了粘弹性悬浮液中带电惯性主动Ornstein-Uhlenbeck粒子在均匀磁场作用下的动力学行为。借助数值模拟和解析框架，通过粒子轨迹、平均位移和均方位移（MSD）计算，我们精确地研究了粒子对磁场的粘弹性响应。模拟的粒子轨迹和MSD计算表明，稳态响应的限制谐波粒子的磁场显示有趣的功能，由于复杂的相互作用的基本物理过程，如弹性耗散和主动波动的介质。当动力学的活动时间尺度大于弹性耗散时间尺度时（反之亦然），稳态MSD随着场强的增加而增强（或抑制）。在这两种情况下，非常强的磁场的MSD有趣地接近平衡极限的值，广义波动耗散关系是满意的，粒子的行为像一个惯性被动布朗粒子。因此，对于一个有限的磁场，该系统表现出一个重入型的过渡，从主动到被动，然后主动行为与持久的弹性耗散在介质中。然而，对于一个自由的粒子，总的位移覆盖总是得到抑制的磁场的强度的增加，并最终接近零的一个非常强的磁场。
2023-01-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Odd Active Solids: Vortices, Velocity Oscillations and Dissipation-Free Modes
该研究通过粗粒化模型研究奇异力驱动的二维惯性布朗粒子晶体，发现欠阻尼下存在准无耗散激发，并揭示速度振荡、涡旋结构及非线性相互作用对不稳定性的抑制。
2025-02-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Modeling dissipation in quantum active matter
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫大学）；Johannes Gutenberg-Universität Mainz（美因茨大学）；Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Universität des Saarlandes（萨尔兰大学）
研究量子活性物质中的耗散，用时域主方程对受驱动量子粒子建模，分析不同时间尺度下粒子运动，通过比较预测揭示其在量子效应、耗散和类活性动力学相互作用下的演变，为相关实验提供指导。
2026-07-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fluctuation-Dissipation Relations in Active Matter Systems
通过研究主动Ornstein-Uhlenbeck粒子（AOUP）模型的线性响应，研究了自推进粒子的非平衡特性。我们表示的线性响应在没有扰动的情况下计算的相关性，提出了一个特别紧凑和可读的波动耗散关系（FDR）：这样的表达式明确分离的平衡和非平衡的贡献，由于自推进。作为一个案例研究，我们考虑非相互作用AOUP限制在单阱和双阱势。在前一种情况下，我们还揭示了维度的影响，研究一维，二维和三维动力学。我们表明，从平衡的距离信息可以推导出FDR，证据的位置和速度变量的作用，在非平衡松弛。
2020-12-11 cond-mat.stat-mech
Flow around topological defects in active nematic films
本文研究了具有粘性耗散（具有粘性$η$）和摩擦阻尼（具有粘性$Γ$）的有源薄膜中孤立缺陷周围的有源流动和$+1/2$缺陷的自推进速度。这两种耗散机制之间的相互作用由筛选流动的流体动力学耗散长度$\ell_d=\sqrt{η/Γ}$控制。对于一个孤立的缺陷，在没有与其他缺陷屏蔽的情况下，缺陷周围涡流的大小由系统尺寸$R$控制。当存在导致$\ell_d$有限值的摩擦时，涡度场在大于$\ell_d$的长度尺度上衰减为零。我们发现，$+1/2$缺陷的自推进速度的增长与$R$在小系统中，$R<\ell_d$，而在无限系统极限或当$R\gg \ell_d$，它接近一个恒定的值由$\ell_d$确定。
2022-01-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Quantum Particles from Engineered Dissipation
Collège de France（法兰西学院）；PSL Research University（巴黎文理研究大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；The Abdus Salam International Center for Theoretical Physics（阿卜杜斯·萨拉姆理论物理国际中心）；Università di Napoli “Federico II”（那不勒斯费德里科二世大学）
研究通过工程耗散实现活性量子粒子的不同模型，揭示其在长时程中从扩散到活性扩散行为的转变及边界条件的影响。
2026-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.soft
Non-Markovian modeling of non-equilibrium fluctuations and dissipation in active viscoelastic biomatter
基于一个包含示踪剂和活性粒子之间弹性耦合的哈密顿量，我们推导出一个广义Langevin模型，用于描述活性粘弹性生物物质的非平衡力学响应。我们的模型考虑了嵌入聚合物网络的幂律粘弹性响应以及活性和示踪粒子之间的非平衡能量转移。我们的频率依赖性响应函数和位置自相关函数的解析表达式同意很好的红细胞和肌动球蛋白网络与ATP的实验数据。拟合的有效活性粒子的温度，弹性常数和有效摩擦系数，我们的模型允许直接的物理解释。
2022-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Roles of energy dissipation in a liquid-solid transition of out-of-equilibrium systems
活性物质以及非平衡动力学状态下的颗粒物质的自组织不仅从基础和应用的角度，而且作为理解自然界中此类现象发生的模型，引起了相当大的关注。这些系统具有共同的特点，源于其内在的不平衡性质。能量耗散如何影响这种非平衡态中的态选择仍然是难以捉摸的。作为一个简单的模型系统，我们认为一个非平衡的稳态保持连续的能量输入，相关的工业加工的颗粒状材料的振动和/或流动。更具体地说，我们实验研究的驱动颗粒单层的自组织耗散的作用。我们发现，强非弹性的引入完全改变了两步（近）连续的过渡（液体-六角体-固体）的液体-固体过渡的性质，一个强烈的不连续的一阶（液体-固体），其中具有不同有效温度的两相可以共存，不像热系统，在能量输入和耗散之间的平衡。我们的发现表明了能量耗散的关键作用，并提出了一个新的原则，在自组织系统远离平衡。类似的原理也适用于活性物质，它是另一类重要的非平衡系统。注意到，在活性物质，特别是在生活系统中的相互作用力，往往是非保守和耗散，我们的发现也可能在这些系统中的状态选择新的光。
2015-09-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Approximating microswimmer dynamics by active Brownian motion: Energetics and efficiency
我们考虑的动力学的microswimmer和表明，他们可以近似为积极的布朗运动。游泳者的模型是耦合的过阻尼Langevin方程与周期驱动。我们比较了真正的游泳者的能量耗散的主动布朗运动模型，发现后者可以大大低估了完整的耗散。这种差异与无法从完整系统的部分观测中推断出完全耗散有关。我们引入了一个效率，衡量有多少耗散的能量是花在向前推进。
2019-01-11 cond-mat.stat-mech
The energy cost for flocking of active spins: the cusped dissipation maximum at the flocking transition
我们研究了主动伊辛模型（AIM）中的群集的能量成本，并表明，除了自推进运动的能量成本外，还需要额外的能量耗散来为自旋的排列提供动力。我们发现，这种额外的对齐耗散达到最大值的植绒过渡点的形式与一个不连续的一阶导数的控制参数。为了理解这种奇异的行为，我们解析地解决了两个和三个网站的AIM模型，并获得准确的依赖于植绒序参量和控制参数的排列耗散，这解释了在植绒过渡尖耗散最大值。我们的研究结果揭示了系统的能量成本和其性能之间的权衡衡量的群集速度和对外部扰动的敏感性。这种权衡关系为理解自然群体的动力学和设计最优的人工群体系统提供了新的视角。
2022-12-24 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Universal Hyperuniformity in Active Field Theories
研究证明干标量序主动场论具有普适超均匀性，其密度涨落在长时间极限下被反常抑制，且高阶矩揭示了常规两点测量未捕捉到的依赖于活性的高阶关联。
2024-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
From single-particle to collective effective temperatures in an active fluid of self-propelled particles
我们提出了一个全面的分析有效的温度波动耗散关系的基础上的模型的主动流体组成的自走硬盘。我们首先调查的相关性的有效温度在稀和中等密度的流体。我们发现，一个独特的有效温度一般不表征在这个广泛的密度范围内的活性流体的非平衡动力学，因为波动耗散关系产生的长度尺度依赖的有效温度。相比之下，我们发现，在非常大的密度的非平衡玻璃化转变的方法是伴随着一个独特的有效温度的出现共享的波动在所有的长度尺度。这表明，由于在非平衡玻璃化转变时发生的集体冻结，在活性颗粒的非常致密的悬浮液中，通常会出现有效的热动力学。
2015-06-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of active field theories: Energetic cost of coupling to reservoirs
活性物质的标志是其微观成分在能源消耗的驱动下的自主定向运动。这导致了大尺度动力学和结构的出现，而没有任何平衡等价物。虽然主动场论提供了一个有用的流体动力学描述，它是不清楚如何正确地量化的能量成本的动态从这样一个粗粒度的描述。我们提供了一个物理上一致的框架，以确定在流体动力学水平的主动系统和周围的恒温器之间的能量交换。基于线性不可逆热力学，我们确定了在非平衡驱动的基础上，活动场如何与下伏储层耦合。这导致评估在恒温器中耗散的热的速率，作为维持系统远离平衡的成本的度量，这与活跃场动态的不可逆性有关。我们证明了我们的方法在两个流行的主动场论的适用性：（i）一个保守的密度场再现主动相分离的动力学，及（ii）耦合动力学的密度和偏振描述能动变形液滴。结合数值和分析的方法，我们提供了空间地图的散热，比较它们与不可逆措施的活动场动力学，并探讨如何整体散热的变化与新兴的秩序。
2021-06-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium noise emerging from broken detailed balance in active gels
Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Alikhanyan National Laboratory (Yerevan Physics Institute)（阿里哈尼扬国家实验室（埃里温物理研究所））；Center for Systems Biology Dresden（德累斯顿系统生物学中心）；Universitat de Barcelona Institute of Complex Systems (UBICS)（巴塞罗那大学复杂系统研究所）
本文通过活性凝胶模型揭示了活性涨落的统计特性与分子层面破坏详细平衡的关系，提出了活性噪声的理论框架并验证了其在生物系统中的应用。
2026-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Generalized Fluctuation-Dissipation relations holding in non-equilibrium dynamics
我们推导出广义涨落耗散关系（FDR）举行的一般随机动力学，包括作为子案例的被动胶体和非平衡模型用于描述活性粒子的平衡模型。这里报道的关系不同于以前的配方的FDR，因为它们的简单性：它们只需要微观的动态知识，而不是整个表达的稳态概率分布函数，除了线性相互作用，是未知的系统显示非零电流。从响应函数，我们可以外推广义版本的介观维里方程和均分定理，仍然保持远离平衡。我们的结果进行测试的情况下，平衡胶体描述的欠阻尼或过阻尼Langevin方程和模型描述的非平衡行为的活性粒子。在单个粒子被限制在一个外部势中的情况下，比较了主动布朗粒子模型和主动Ornstein-Uhlenbeck粒子模型。
2021-02-07 cond-mat.stat-mech
Fluctuation Dissipation Relations for the Non-Reciprocal Cahn-Hilliard Model
本文利用图解微扰方法推导非互易Cahn-Hilliard模型的解析涨落耗散关系，展示活性场论中量化偏离平衡的新框架，并揭示其非平衡特性。
2025-09-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
How far from equilibrium is active matter?
活性物质系统由于在微观尺度上能量的注入和耗散之间缺乏广义的斯托克斯-爱因斯坦关系而被逐出热平衡。我们考虑这样一个系统的相互作用的粒子，持续的噪音推动，并表明，在小，但有限的持续时间，他们的动力学仍然满足时间反演对称性。要做到这一点，我们微扰计算他们的稳态措施，并表明，短持续时间，熵产生率消失。这赋予了这样的系统类似于热平衡系统的有效涨落耗散定理。最后，我们展示了如何相互作用的粒子系统的粘性阻力和相关的噪音可以被看作是在平衡与粘弹性浴，但驱动出平衡的非保守力，从而提供了一个充满活力的洞察力的偏离活跃的系统从平衡。
2016-04-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active matter under control: Insights from response theory
本文结合随机热力学与非平衡响应理论，提出并实现了一个多功能框架，用于在任意远离平衡条件下寻找连续或离散态活性系统的热力学最优控制，为设计以最小耗散切换状态的新型活性材料奠定基础。
2024-02-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Drift induced by dissipation
活性粒子已经成为从动物行为到颗粒物理学等多个学科的热门话题。通常，这种粒子的模型包含一个明确的内部驱动。在这里，我们提出了一个模型与隐式驱动的意义上说，我们的粒子的行为是完全耗散在零温度下，但变得活跃在看似无辜的平衡波动的存在。其活性机理与化学-机械耦合作用中梯度结构的破坏有关。我们表明，这种活性粒子的热力学关键取决于惯性，不能正确地捕获在标准Smoluchowski限制。为了处理失速条件，我们推广了斯托克斯效率的定义，评估了主动力产生的质量。我们提出了一个简单的实现模型的电路能够把波动到一个定向电流没有明确的电压源。
2018-08-01 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium dissipation in living oocytes
生物体本质上是一个不平衡的系统。我们采用随机能量学的新发展，并依赖于一个最小的微观模型来预测这种动态耗散的机械能的量。我们的模型包括复杂的流变效应和非平衡随机力。通过进行活性微流变学和跟踪活卵母细胞的细胞质中的微米大小的囊泡，我们提供了前所未有的测量谱的耗散能量。我们表明，我们的模型与实验数据是完全一致的，我们用它来提供预测的注入和耗散的能量尺度参与积极的波动。
2016-12-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Noise-Induced Phase Separation and Time Reversal Symmetry Breaking in Active Field Theories driven by persistent noise
本文证明标量非平衡场论可仅由持久噪声驱动的涨落引发相分离，机制类似运动诱导相分离，并发现时间反演对称性破缺集中于两相边界。
2024-08-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Energy flows in vibrated granular media
我们研究振动粒状介质，调查的能量流的三个组成部分：颗粒-颗粒耗散，能量输入在振动壁，和颗粒-壁耗散。当颗粒物质是稀的时，由颗粒间碰撞耗散的能量由现有理论很好地估计，并且这些理论被扩展到包括旋转动能。当颗粒材料是致密的，观察到的颗粒-颗粒耗散率降低到理论预测的2/5。我们观察到，能量输入率是颗粒材料的重量乘以平均振动速度乘以颗粒与振动速度之比的函数。“颗粒-壁”耗散在迄今为止的所有理论中一直被忽略，但在颗粒物质稀释时可以发挥重要作用。重力势能和动能之间的比率可以变化多达3倍。先前的模拟和实验已经表明，E ~ V = δ，其中对于稀颗粒材料δ =2，并且对于致密颗粒材料δ ~ 1.5。我们将这种指数变化与粒子-粒子耗散与其理论值的偏离联系起来。
1998-05-20 cond-mat.stat-mech
Fluctuation-response theorem for the active noisy oscillator of the hair-cell bundle
脊椎动物耳朵中感觉细胞的毛束提供了一个接近霍普夫分叉的噪声振荡器的例子。对自发振荡和强迫振荡数据的分析表明，波动耗散定理遭到强烈违反，揭示了一个潜在的活动过程的存在，使系统处于不平衡状态。然而，我们表明，广义波动耗散定理，非平衡稳态有效，是履行我们的实验精度和计算近似的限制，当选择足够的共轭自由度。
2014-09-23 cond-mat.stat-mech
Dissipation rates from experimental uncertainty
本文通过重新参数化热力学速度极限，建立了可测量涨落与耗散率的定量联系，从而无需微观模型即可从实验数据推断热和熵产生率，并在布朗粒子和微管活性凝胶中得到验证。
2024-12-18 cond-mat.stat-mech
Dynamical fluctuations of a tracer coupled to active and passive particles
本文推导与主动或被动 Brownian 粒子弹性耦合的惯性示踪剂的广义 Langevin 方程，比较耗散核、噪声及 FDR/FRR，并量化主动浴的非平衡响应与小活性极限。
2023-08-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Energy dissipation and fluctuations in a driven liquid
主动粒子和被驱动粒子的极小模型近来已被用来阐明非平衡系统的许多性质。然而，这些非平衡物质的结构和输运性质的变化与能量消耗之间的关系仍有待探索。我们探索这种关系的一个极小模型的驱动液体，解决到一个时间周期性的稳定状态。使用随机热力学和液态理论的概念，我们展示了如何通过各种非保守的、与时间相关的力对系统进行的工作-这量化了时间反演对称性的违反-修改了驱动液体的结构、传输和相变性质
2017-08-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuation-dissipation theorem in an aging colloidal glass
我们提供了一个直接的实验测试的斯托克斯-爱因斯坦关系的波动耗散定理（FDT）的一个特殊情况下，在老化的胶体玻璃。结合使用主动和被动微观流变学，使我们能够独立地测量在这种非平衡的情况下的相关性和响应函数。与以前的报告相反，我们发现在几十年的频率（1 Hz-10 kHz）和所有老化时间内没有偏离FDT。此外，我们发现两个不同的粘弹性贡献的老化玻璃，包括在低频率下的近弹性响应，在老化过程中增长。这是随着老化系统的材料性质的最明显的变化。
2006-06-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical behavior of active Brownian particles: Connection to field theories
我们探讨了活跃的布朗粒子，一个最小的粒子为基础的模型，活性物质，和标量场之间的关系。两者都显示出一种类似于液体-气体的相变，其朝向致密液体与稀释活性气体的稳定共存，该稳定共存终止于临界点。然而，基于粒子的模型参数和控制场论的有效系数之间的全面映射尚未建立。我们讨论了相互矛盾的最近的数值结果的临界指数的活动布朗粒子在两个维度。从中间有效流体动力学方程出发，我们提出了一种新的构造的标量序参量的活性布朗粒子，产生“活性模型B+"。我们认为，一个关键的成分是密度和极化之间的耦合的粒子电流。接近二维的重整化流表现出一对微扰不动点，它们限制了威尔逊-费舍尔不动点的吸引域，从这个角度来看，二维中活跃布朗粒子的临界行为是由一个不同于威尔逊-费舍尔的强耦合不动点控制的，不一定对应于伊辛普适性。
2022-02-08 cond-mat.stat-mech
How active field theories couple to external potentials
Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文研究了活性场理论中与外部势场耦合所需的基本项，通过主动布朗粒子的系统性微扰展开，揭示了密度与势梯度之间的非平凡耦合，解释了外部势场下活性粒子的非平衡特性。
2026-10-08 cond-mat.stat-mech
Energetics of single active diffusion trajectories
爱因斯坦对布朗运动的基本见解是，所有物质都表现出连续的波动，这是由于热扰动与摩擦阻力相平衡。然而，即使在热平衡下，生物活性也会引起非平衡波动，导致活细胞中的"主动扩散”。由于这种波动的非平稳和非平衡性质，均方位移分析，相关的稳定状态合奏，可能不是最合适的选择，因为它取决于合奏的选择，因此，一个新的分析方法来描述主动扩散是必要的。在这里，我们讨论的热波动的单一主动扩散轨迹驱动的非热随机力的随机能量学。热耗散，通常难以测量，可以估计从主动扩散轨迹的分析准则，如标准的时间分辨率和驱动力强度显示的统计检验。这导致了与热耗散有关的“瞬时扩散系数”的概念，可用于分析生命系统的活动和分子运输机制。
2014-01-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.QM
The Many Faces of Fluctuation-Dissipation Relations Out of Equilibrium
本文从Einstein和Onsager的第一个公式到非平衡系统随机热力学框架的最新发展，对涨落耗散关系（FDR）理论作了一个基本的回顾。我们专注于两个一般的方法，某种程度上互补的，在平衡的贡献FDR表示在不同的数量，相关的固定分布或过渡率的系统。特别是，我们讨论了应用的FDR在一般领域的因果关系和推理，并在非平衡系统的背景下，如自旋模型，粒状介质和活性物质。
2022-11-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Orbital Magnetism of Active Viscoelastic Suspension
我们考虑一个稀释的悬浮液中的活性（自推进）颗粒的粘弹性流体。粒子是带电的，并被约束在一个二维的谐波陷阱中运动。它们的动力学通过洛伦兹力与垂直于它们运动的恒定磁场耦合。由于有限的活动，广义涨落耗散关系（GFDR）打破，驱动系统远离平衡。在打破GFDR的同时，我们证明了只有当系统的动力学包含有限的惯性时，系统才能具有有限的经典轨道磁性。精确计算了轨道磁矩。值得注意的是，我们发现，当介质的弹性耗散时间尺度大于（小于）的自推进粒子的持续时间尺度，系统是反磁性（顺磁性）。因此，对于给定强度的磁场，系统经历了一个新的过渡，从反磁性顺磁状态（反之亦然）简单地通过调整的时间尺度的基本物理过程，如，主动波动和粘弹性耗散。有趣的是，我们还发现，磁矩，在平衡时消失，表现出非单调的相对于增加持久性的自我推进，驱动系统的平衡
2021-06-26 cond-mat.stat-mech
Interplay of activity and non-reciprocity in tracer dynamics: From non-equilibrium fluctuation-dissipation to giant diffusion
University of Delhi（德里大学）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
研究揭示了非互惠相互作用如何通过非平衡波动-耗散关系影响示踪体扩散，发现非互惠性增强导致巨扩散，对主动软物质和生物系统有重要影响。
2026-09-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Fluctuating chemically active droplets
Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）；DAMTP, Centre for Mathematical Sciences, University of Cambridge（剑桥大学数学科学中心 DAMTP）
本文通过薄界面模型与随机噪声结合，定量研究了化学活性液滴的尺寸波动，并发现控制尺寸的活性反应会抑制成核。
2026-10-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Scalar field theory for (chiral) active Brownian particles: bottom-up derivation revisited
University of Stuttgart（斯图加特大学）
该研究通过压力展开和重正化群方法，自底向上推导了二维活性布朗粒子及其手性变体的标量场理论，揭示了手性模型中的奇项，为活性物质流体动力学描述提供了新途径。
2026-10-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective temperatures from the fluctuation-dissipation measurements in soft glassy materials
我们研究了涨落耗散定理（FDT）的有效性和有效温度概念在一些非平衡软玻璃材料中的适用性。采用被动和主动相结合的微流变测量位移波动和嵌入在材料中的探针粒子的机械响应函数，我们直接测试了FDT的有效性。我们的研究结果表明，在几十年的频率（1-10 $^4$ Hz）的硬球胶体玻璃和胶体玻璃和Laponite凝胶的FDT没有违反。我们进一步扩展了我们的测量带宽到较低的频率（低至0.1 Hz），使用视频显微镜测量位移波动，同样没有发现任何偏离FDT。
2008-04-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entropy production in field theories without time reversal symmetry: Quantifying the non-equilibrium character of active matter
活性物质系统由于在组成粒子尺度上的连续能量注入而远离平衡运行。在更大的尺度上，由粗粒度模型描述，全局熵产生率S量化了正向和反向动力学的概率比，因此在这样的尺度上不可逆性的重要性：每当活跃系统的粗粒度动力学减少到有效平衡模型时，它就消失了。我们评估S的一类标量随机场论描述的粗粒度的自推进粒子的密度没有对齐的相互作用，捕捉运动诱导相分离等关键现象。我们展示了如何熵产生可以分解本地（在真实空间）或频谱（在傅立叶空间），允许详细检查的空间结构和相关性，基本偏离平衡。对于相分离系统，局部熵产生主要集中在界面上，在弱噪声极限下，体积贡献趋于零。在均匀的状态下，我们发现一个广义的原田-佐佐关系，直接表示的熵产生的波矢依赖的偏差从响应函数和耗散之间的波动关系。我们讨论扩展的情况下，粒子密度耦合到动量守恒的溶剂，和粒子电流的情况下，而不是密度，应该被选择为动力场。我们期望这里开发的新概念工具在活性物质的背景下是广泛有用的，使人们能够区分何时何地活动在动力学中起着至关重要的作用。
2017-04-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Geometric Bounds on the Finite-Time Performance of Active Machines
School of Systems Science, Beijing Normal University（北京师范大学系统科学学院）；School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University, and Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Beijing Normal University), Ministry of Education（北京师范大学物理与天文学院，教育部多尺度自旋物理重点实验室（北京师范大学））
本文通过建立统一热力学框架，利用几何分解（反对称曲率和对称度量）描述主动机器的有限时间性能，揭示了能量转换性能的几何起源，并建立了与热电装置的对应关系。
2026-06-09 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Stealth entropy production in active field theories near Ising critical points
我们解决的稳态熵产生率（EPR）的活性标量$ϕ^4$理论，缺乏时间反演对称性，接近相分离的临界点。我们考虑了高斯水平下的非守恒（模型A）和守恒（模型B）动力学，并在$ε= 4-d$中讨论了前一阶动力学。在每一种情况下，活动在RG意义上都是不相关的：活动模型与其时间可逆的对应物处于同一个（动态伊辛）普适类中。因此，人们可能会认为，活动不会带来新的批判行为。在这里，我们表明，而不是EPR每时空相关体积保持有限或分歧的方法临界。因此，熵产生的非平凡临界标度是普遍的动态伊辛类性质之一。
2020-06-04 cond-mat.stat-mech
Fluctuating motion in an active environment
我们推导出的波动动力学的探针在弱耦合与“活”的介质，模拟粒子经历一个积极的Ornstein-Uhlenbeck动力学。波动耗散关系的非耗散修正明确地写在活跃介质中的时间相关性。第一项改变探针的惯性质量，作为活性介质的持久性的结果。第二个修正修改了摩擦核。由此产生的广义朗之万方程基准的运动感应探头沉浸在主动与被动介质。推导采用非平衡响应理论。
2020-09-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
On the second fluctuation--dissipation theorem for nonequilibrium baths
浴池对悬浮在其中的颗粒产生摩擦和随机作用力。（广义）朗之万方程中噪声和摩擦之间的关系通常被称为第二涨落耗散定理。我们展示了什么是适当的非平衡扩展，当环境本身是积极的和驱动的。特别是，我们确定了有效的朗之万动力学的探针整合出一个稳定的非平衡环境。摩擦核获得了狂热的贡献，即，涉及环境的动力学活动，负责打破标准爱因斯坦关系。
2013-09-12 cond-mat.stat-mech
On the Fluctuation-Dissipation Relation in non-equilibrium and non-Hamiltonian systems
我们回顾广义涨落耗散关系，这是有效的，在一般条件下，即使在“非标准系统”，例如平衡和/或没有一个哈密顿结构。响应函数可以用在未扰动动力学中计算的合适的关联函数来表示。在这些关系式中，由于定态概率分布的形式，通常有非平凡的贡献;这些项考虑了系统中相关自由度之间的相互作用。我们说明了一般形式主义与一些例子在非标准的情况下，包括驱动颗粒介质，系统的多尺度结构，活性物质和系统显示异常扩散。
2019-09-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entropy Production and Thermodynamic Dynamics in Active and Passive Brownian Systems Driven by Time Dependent Forces and Temperatures
本文解析研究了时间依赖温度和力驱动的主动与被动布朗马达，推导熵产生和提取率，发现自由运动时总熵仅依赖温度和摩擦，外力强烈影响熵产生与耗散。
2025-04-14 cond-mat.stat-mech
Dynamic renormalization of scalar active field theories
该研究针对活性场论Active Model B+，开发符号代数代码解决复杂顶点函数计算难题，分析其单圈动力学重整化特性，明确高阶项生成对微扰方案的限制及三次系数的行为，验证额外不动点为假象并表征相关场论重整化流。
2024-03-11 cond-mat.stat-mech
