Active Solids Model: Rigid Body Motion and Shape-changing Mechanisms
针对含零能形变模式与噪声的活性固体非线性动力学不明的问题，提出应力传播可自发驱动多种软模式，通过绝热近似映射到有效朗道自由能预测模式选择与集体动力学起始，为生命及机器人材料设计提供新方向。
2024-01-27 cond-mat.soft
Absence of solid phase in dense amorphous active granular matter
School of Physics, Zhengzhou University（郑州大学物理学院）
研究发现，在高密度非晶活性颗粒物质中，即使颗粒排列密度高于晶体排列密度，混合不同大小颗粒可防止结晶，从而保持流体相。
2026-04-16 cond-mat.soft
Flocking of Active Particles in a Turbulent Flow
我们调查的合作相互作用的微生物，模拟为自推进的盘状和棒状颗粒，在三维湍流的合奏显示群集作为一种新兴的现象。在Choudhary等人的工作基础上[Europhys. Lett. 112，24005（2015）]的二维系统，并结合从活性物质和湍流运输的想法，我们表明，流动和个体动力学之间的非平凡的相关性是必不可少的微生物聚集在，例如，一个动荡的三维，海洋环境。我们的研究结果可能会产生影响，特别是在模拟人工微泳在恶劣的环境。
2018-12-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Nonreciprocal constitutive laws for oriented active solids
本文提出了一种定向活性固体的过阻尼连续介质描述，通过引入依赖于应变的体积力和力矩扩展了非互易弹性本构定律，并发现其引发了行波、线性不稳定性及质心自发运动等显著非互易效应。
2025-09-14 cond-mat.soft
Autonomous waves and global motion modes in living active solids
弹性活性物质或活性固体由嵌入弹性基质中的自推进单元组成。活性固体抗变形形状保持特性和固有的非平衡性质使活性固体成为自驱动装置的优良组分。尽管如此，活性固体的机械性质和涌现行为仍然知之甚少。使用基于生物膜的细菌活性固体，在这里，我们发现了具有被动固体中看不到的独特波性质的自持弹性波，例如波速与活性的幂律缩放。在各向同性约束下，活性固体发展出两种拓扑上不同的全局运动模式，它们可以被选择性地激发，在模式转变处具有令人惊讶的阶跃式频率跳变。我们的研究结果揭示了弹性活性物质中的新时空秩序，并可能指导固态自适应或活性材料的发展。
2022-08-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
Freezing a Flock: Motility-Induced Phase Separation in Polar Active Liquids
结合模型实验和理论，我们研究了极性活性物质的致密相，超出了传统的植绒图片。我们表明，以上的临界密度聚集自推进胶体逮捕他们的集体运动，失去他们的取向秩序，并形成固体，积极重新安排他们的局部结构，同时不断融化和冻结在其边界。我们建立了主动固化是一个一阶动力学转变：活性固体成核，生长，并慢慢粗化，直到完全相分离的极性液体，他们共存。然后，我们从理论上阐明了这种相行为，通过引入一个最小的流体动力学描述的致密的极性羊群，并表明，活性固体来源于运动诱导的相分离。我们认为，抑制集体运动的固体堵塞的形式是一个通用的功能，从运动的单位，降低他们的速度，密度增加组装的羊群，一个功能常见的一个广泛的类的活动机构，从合成胶体生物。
2019-03-04 cond-mat.soft
Active nematic gels as active relaxing solids
我提出了一个连续的理论，活性凝胶，定义为流体或悬浮液的定向棒状物体赋予主动动力学，这是基于对称性参数和热力学的兼容性。出发点是我们最近的理论，模型（被动）液晶作为松弛弹性体。粘弹性响应和微观成分的主动动力学之间的相互作用自然被考虑在内。与标准理论相比，活性不是作为应力张量的附加项引入的，而是作为外部重塑力加入的，它与被动松弛动力学竞争，并将系统从平衡中拖出来。在一个简单的一维通道的几何形状，我们表明，非均匀的有序和活动之间的相互作用的结果，无论是在一个自发的粒子流或自组织成子通道，在相反的方向流动。
2017-10-31 cond-mat.soft
Wetting of a Solid Surface by Active Matter
本文用晶格模型研究了平面上的排斥性活性粒子。一个拒绝自由动力学蒙特卡罗方法来表征润湿行为。该模型预测的流动性引起的活性粒子的相分离，并确定了稠密的液体和稀蒸汽状的稳态的散装共存。一个“合奏”，与不同数量的粒子，类似于一个大正则系综平衡，介绍。研究了固体表面与汽相之间液膜的形成和生长。对于所有考虑的活动，吸附膜的厚度表现出发散的行为，因为该系统被带到共存从蒸汽侧，这表明一个完整的润湿方案沿完整的共存曲线。
2020-11-11 cond-mat.soft
Reentrant transition to collective actuation in active solids with a polarizing field
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
Supersonic kinks and solitons in active solids
为了证明在活性物质中稳定传播的非线性波可以被内部驱动，我们建立了一个以恒定超音速运动的拓扑扭结的原型模型。我们使用一个模型的双稳态质量弹簧（FPU）链能够产生主动应力。与被动双稳态链中的亚音速扭结（必然是耗散的）相反，所得到的超音速解是完全反耗散的。我们的数值实验指向所获得的扭结型解决方案的稳定性和传播扭结反扭结束的可能性，让人想起孤子。我们表明，即使是最简单的准连续近似的离散模型捕捉到最重要的功能预测的活动现象。
2019-11-05 cond-mat.soft
Entropy production of active Brownian particles going from liquid to hexatic and solid phases
本研究通过数值方法考察二维活性布朗粒子系统在液、六方、固相中的熵产生，发现平均熵产生导数在六方-固相转变处显著变化，分布尾部结构由低序区粒子动力学机制导致且可由单粒子模型重现。
2024-12-10 cond-mat.soft
Collective actuation in active solids in the presence of a polarizing field: a systematic analysis of the dynamical regimes
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
Phase Ordering in Binary Mixtures of Active Nematic Fluids
该研究使用连续双流体方法发现不同活性的向列流体混合物在活性湍流背景下发生混沌微相分离，弹性排列或基底摩擦显著增强该效应，为上皮细胞分选和细菌菌落动力学提供解释。
2024-04-29 cond-mat.soft
Low-Pass Filtering of Active Turbulent Flows to Liquid Substrates
研究主动湍流流体对液体基质的低通滤波效应，揭示其通过摩擦耦合传递应力和应变率的机制。
2025-11-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Solute dispersion in pre-turbulent confined active nematics
Universidade de Lisboa（里斯本大学）；Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa（里斯本大学理学院）；Centro de Física Teórica e Computacional, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa（里斯本大学理学院理论与计算物理中心）；Departamento de Física, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa（里斯本大学理学院物理系）
研究了活性凝胶在狭窄通道中溶质的分散机制，发现两种预湍流流态中溶质纵向分散由速度场的二阶矩决定，与活动性成正比，为不同流态提供了共同的分散机制。
2024-10-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Selective and Collective Actuation in Active Solids
该研究构建活性弹性固体最简模型，结合实验、数值模拟与理论分析，揭示活性、弹性与几何的相互作用及集体驱动的分岔与选择机制，为生物组织振荡动力学及自主超材料设计提供新思路。
2025-01-16 cond-mat.soft
Active elastic theory of self-aligning solids
Universiteit Leiden（莱顿大学）
本文推导了自对准活性固体的闭合非线性位移场方程，揭示了由噪声与对准竞争驱动的二阶动力学相变，并预测了系统尺度振荡与活性弹性波，与人群和组织实验一致。
2026-09-14 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
How Do Clusters in Phase-Separating Active Matter Systems Grow? A study for Vicsek activity in systems undergoing vapor-solid transition
通过分子动力学模拟，我们研究了汽-“固体”相变动力学的活性物质模型中，自推进通过著名的Vicsek规则。颗粒的总密度以这样的方式选择，即演变形态由被定义为高密度颗粒区域的不连续簇组成。我们的重点是了解上述自推进的结构和这些集群的增长的影响，通过比较的结果与被动限制的模型，也表现出蒸汽-“固体”过渡。虽然在被动情况下，由于标准扩散机制而发生生长，但Vicsek活性通过实际上等同于弹道聚集机制的过程导致非常快速的生长。在后一种情况下出现的增长规律已被准确地估计和解释调用的速度和结构方面的集群到一个相关的理论信息。其中一些结果也讨论了参考模型的活性布朗粒子。
2020-11-03 cond-mat.soft
Minimal model of an active solid deviates from equilibrium mechanics
本文用极小模型研究了一维活性固体--由非线性硬弹簧相互作用的活性随机粒子网络--在外力作用下的力学响应。研究发现，由线性弹簧构成的主动固体在外力作用下，呈现出与系统活动无关的平均变形。然而，当主动固体由非线性硬弹簧制成时，固体的平均变形相对于在相同条件下的被动系统减小，并且作为系统中的活动和旋转噪声的函数。后一个结果可能揭示了创造主动超材料的新方法，这种材料可以通过移动其活动或旋转噪声来调整其刚度。
2022-09-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Controlling Turbulent Flows in Compressible Active Liquid Crystals
University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Emory University（埃默里大学）；Brandeis University（布兰迪斯大学）
基于光图案化准二维活性悬浮液实验，发展可压缩活性向列相连续介质理论，以压缩率为调节旋钮，引导活性湍流，稳定动力学稳态，确立压缩率为活性向列相悬浮液密度变化和湍流的控制参数。
2026-10-16 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Transition from turbulent to coherent flows in confined three-dimensional active fluids
通过管道输送流体对于宏观机器和微流体装置的操作是必不可少的。传统的流体只在外部压力下流动。我们证明了一个积极的各向同性流体，由微管和分子马达，自主地流过米长的三维通道。我们建立控制的大小，速度分布和方向的自组织流，并将这些扩展的微管束的结构。固有的三维过渡，从散装湍流的约束相干流发生伴随着在表面附近的束取向顺序的过渡，并由一个规模不变的标准有关的通道轮廓控制。受限各向同性活性流体的非平衡相变可以用来设计自组织软机器。
2017-05-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Noise-Induced Collective Actuation in Active Solids
本文通过实验、数值模拟和理论分析，揭示了活性固体中一种由噪声诱导的集体驱动新形式，并证明在连续极限下任何有限噪声都会使其转变为超临界Hopf分岔。
2024-02-25 cond-mat.soft
Activity driven buckling and pattern formation in shells of oriented solids
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（尼尔斯·玻尔研究所，哥本哈根大学）
研究嵌入定向有序粒子的可变形弹性表面壳，发现活动应力驱动新屈曲失稳和非线性图案，线性稳定性分析揭示模式由向列取向和活动符号选择，非线性模拟发现菱形图案和动态状态。
2026-06-19 cond-mat.soft
Exact coherent structures and phase space geometry of pre-turbulent 2D active nematic channel flow
受限活性向列相具有丰富的动力学行为，包括自发流动，周期性缺陷动力学，和混沌的“活性有序性”。在这里，我们研究这些现象使用的框架精确相干结构，这已成功地表征被动流体的高雷诺数湍流的路线。精确相干结构是流体动力学方程的稳态、周期、准周期或行波解，它们与其不变流形一起充当动力学的组织模板。我们计算占主导地位的精确相干结构和连接轨道在前湍流的主动湍流通道流，这使得一个完全非线性的，但高度降低了顺序描述的有向图。使用这种简化的表示，我们计算瞬时扰动，切换不同的时空状态之间的系统占据遥远的区域的无限维相空间。我们的研究结果奠定了基础，系统的手段，了解和控制积极的湍流在中度到高度活动的制度。
2021-09-14 cond-mat.soft math.DS nlin.PS
Oriented Active Solids
我们提出了一个完整的分析与取向顺序的活性固体的线性动力学，考虑到迄今为止被忽视的旋转不变性的后果。我们的预测包括稳定的活性固体的可能性与准长程序在二维和长程序在三维，通用的不稳定性的固体的一个迹象的积极迫使，和不稳定的取向有序相的动量守恒系统的大积极迫使其符号无关。
2018-12-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
The role of topological defects in the two-stage melting and elastic behavior of active Brownian particles
我们发现，在高活性的排斥性的活性布朗粒子的结晶状态熔融成六角状态，但这种转变是不是由所建议的Kosterlitz-Escherless-Halperin-Nelson-Young（KTHNY）理论的束缚位错对的解束缚驱动。在降低密度时，结晶状态熔化成没有任何缺陷的高密度六方晶系。进一步降低密度，位错增殖并在系统中引入塑性，然而保持六角状态，但最终熔化成流体状态。值得注意的是，主动固体的弹性常数等于它们的被动对应物的弹性常数，因为在固体状态下，游动对应力张量的贡献可以忽略不计。活动的唯一影响是稳定的固体状态转移到更高的密度。此外，弹性常数作为密度的函数的不连续性对应于缺陷浓度的变化，而不是固体六角晶系转变。
2019-07-10 cond-mat.soft
Influence of active breathing on rheology and jamming of amorphous solids: insights from microscopic and mesoscale analysis
本研究通过分子动力学模拟与介观弹塑性模型，探究主动呼吸颗粒的致密集合体的流变与去阻塞行为，发现呼吸振幅超过临界值会诱导系统流化，揭示了内部主动驱动调控非晶材料力学状态的潜力。
2025-05-20 cond-mat.soft
Wire active microrheology to differentiate viscoelastic liquids from soft solids
粘弹性液体的特征在于有限的静态粘度和零屈服应力，而软固体具有无限大的粘度和非零屈服应力。粘弹性材料的流变特性长期以来一直是一个挑战，它仍然是一个有争议的问题。在这里，我们提供了第一次屈服应力材料中的磁性线的线性粘弹性的本构方程，连同使用磁旋转光谱（MRS）的实验测量。与MRS，电线提交到一个旋转磁场作为频率的函数和电线的运动是通过延时显微镜监测。所研究的软固体是浓度高于凝胶化点的凝胶形成多糖水分散体（结冷胶）。据发现，软固体表现出清晰和独特的签名相比，粘性和粘弹性液体。特别地，线平均旋转速度在宽频率范围上等于零。我们还表明MRS技术是定量的。从金属丝的振动振幅，恢复的平衡弹性模量，并同意与聚合物动力学理论。
2016-10-15 cond-mat.soft
Emergent dynamics of active elastic microbeams
本文以数十个活性胶体构建活性弹性微梁，结合微尺度拉伸测试、理论与随机推断，揭示其自振荡、持续旋转等涌现行为，并证明其动力学可映射到由边界条件调控的相变，为活性固体与微型机器设计提供新思路。
2025-08-28 cond-mat.soft
Exploring regular and turbulent flow states in active nematic channel flow via Exact Coherent Structures and their invariant manifolds
本研究利用精确相干结构（ECS）框架统一研究二维活性向列相槽道流的稳态，拓展了预湍流区研究范围，发现弱湍流下200余个共存的不稳定ECS及对称性作用，证实预湍流区轨迹的ECS阴影运动并暗示湍流区的准周期ECS阴影现象。
2023-05-01 cond-mat.soft nlin.CD nlin.PS
First order alignment transition in an interfaced active nematic
本研究实验发现，与被动液晶耦合的二维活性向列层在温度斜坡和磁场作用下，从湍流转变为垂直磁场的准层流，并表现出序参数间歇性及有序与湍流共存，揭示一级相变特征。
2023-06-13 cond-mat.soft
Flocking and mesoscale turbulence in three-dimensional active fluids
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
研究三维活性流体中群体行为与湍流的相互作用，揭示了高活动性下湍流群体与全局秩序共存的现象，并通过闭合模型解释了湍流状态的转变机制。
2026-01-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Active elastocapillarity in soft solids with negative surface tension
活性固体消耗能量以允许致动、形状改变和在平衡中不可能的波传播。尽管许多实验系统已经实现了主动界面，但三维（3D）散装材料的控制仍然是一个挑战。在这里，我们开发了连续介质理论和微观模拟，描述了一个三维软固体的边界经历主动表面应力。活动边界和弹性体之间的竞争产生了广泛的以前未探索的现象，这是所谓的活动弹性毛细现象的演示。与薄壳和囊泡相比，我们发现，大体积3D弹性控制不同各向异性形状之间的过渡。这些过渡满足一个临界点，允许通过朗道理论的普遍分类。活动表面修改弹性波传播，以允许零，甚至负，群速度。这些现象为将形状变化和功能编程到活性固体中提供了强大的原则，从机器人超材料到形状变化的纳米颗粒。
2021-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
Shaping active matter from crystalline solids to active turbulence
本研究通过大规模智能体分辨模拟表明，仅调节湿式泳动介质活性即可连续控制固液气相变与层流—湍流转变，并统一解释化学活性系统的矛盾实验。
2024-03-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Oscillatory collective motion in viscoelastic and elastic active fluids and solids under circular confinement
本文证明圆形约束下活性生物膜中发现的振荡旋转与平移集体运动模式具有普适性，可广泛存在于粘弹性流体和固体中，弹性固体仅为极限情形。
2025-02-10 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Stress reorganisation and response in active solids
我们提出了一个微观模型的无序粘弹性活性固体，即活性材料的长期行为是弹性的，而不是粘性。它由细丝、被动交联和由储存的化学能提供动力的分子马达组成，例如由ATP提供动力的肌动球蛋白。我们的模型使我们能够研究收缩性主动元件的集体行为，以及它们之间的相互作用和被动弹性元件如何决定主动材料的宏观力学性能。作为一个结果的（非）约束力的动态的活性元素，我们发现，该系统提供了一个高度响应的材料与动态的机械响应强烈依赖于变形量。
2014-07-14 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
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
Self-sustained patchy turbulence in shear-thinning active fluids
本文通过数值模拟研究了剪切变稀非牛顿流变条件下活性流体的湍流行为，发现系统可自发形成湍流区与静止区共存的自持非均匀状态，该状态通过滞后转变出现并表现出有向逾渗转变特征。
2025-07-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
More is less in unpercolated active solids
Institute of Physics, Universiteit van Amsterdam（阿姆斯特丹大学物理研究所）；Department of Physics, University of Bath（巴斯大学物理系）；TCM Group, Cavendish Laboratory（卡文迪许实验室理论凝聚态物理组）
研究揭示了非平衡活性固体在微观活动增强时宏观响应消失的反直觉现象，指出非对称模式在稀疏周期结构中破坏了宏观活动特征。
2026-04-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entropons as collective excitations in active solids
本研究针对活性晶体非平衡稳态的振动动力学问题，提出由活性产生、与声子共存且强自驱动下占优的熵振子概念，可通过胶体、颗粒活性物质及生命系统实验验证。
2022-07-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Surface Tensions between Active Fluids and Solid Interfaces: bare vs dressed
我们分析的表面张力施加在一个活跃的流体和固体边界之间的界面上的切向力。专注于活性系统已知拥有一个状态方程的压力，我们表明，界面力是一个更复杂的性质。使用一些宏观设置，我们表明，表面张力是一个状态方程的遵守部分和设置依赖的贡献的组合。后者产生于通用的依赖于设置的恒定电流，其“修饰"“裸”表面张力的测量。前者与其平衡对应物共享有趣的性质，并且可以用于将杨-拉普拉斯定律推广到主动系统。最后，我们展示了如何适当设计的探针可以直接访问这个裸露的表面张力，这也可以使用广义维里公式计算。
2019-07-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Enhanced diffusion due to active swimmers at a solid surface
我们考虑两个系统的主动游泳运动接近固体表面，一个是野生型\textit{E. coli}和其他的生活人口是一个自推进的金-铂棒组件。在这两种情况下，我们已经确定了两种不同类型的运动在表面上，并评估了人口的比例，显示弹道轨迹（积极的游泳者）相对于那些显示随机样行为。我们研究了这种复杂的游泳活动的被动示踪剂的扩散率也存在于表面上的效果。我们发现，示踪剂的扩散率是相对于标准的布朗运动增强，并与流体的活动，定义为产品的积极游泳者和他们的平均速度的分数线性增加。这一结果可以用主动游泳者和示踪者之间的一系列基本遭遇来理解。
2010-12-21 cond-mat.soft physics.bio-ph
Contractility-induced phase separation in active solids
细胞-基质复合物中细胞收缩性和主动相分离的组合被认为是多细胞组织中跨尺度时空模式的实现者，从体节发生到软骨凝聚。为了表征这些现象，我们提供了一个一般的理论，将主动细胞收缩到经典的Cahn-Hilliard-Larch {é}模型相分离在被动粘弹性固体。我们调查在这个模型中的相分离的动力学，并显示如何均匀的混合物可以通过活动不稳定通过干草叉或霍普夫分叉，导致稳定的相分离和/或行波。完整方程的数值模拟使我们能够跟踪所产生的自组织模式的演变，在周期性和机械约束域，并在不同的几何形状。总而言之，我们的研究强调了整合细胞活性和机械相分离在理解软，活性生物固体中的模式的重要性，并可能解释先前在体内和体外环境中软骨冷凝的实验观察。
2022-11-18 cond-mat.soft q-bio.TO
Mechanochemical feedback drives complex inertial dynamics in active solids
University of Michigan（密歇根大学）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
本研究通过机械化学反馈在活性固体中实现复杂惯性动力学，揭示了非平衡力学和自主运动的机制，为超快执行器和自主机器的设计提供了原理指导。
2025-12-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Cahn-Hilliard-Navier-Stokes Framework for Multiphase Fluid Flows: Laminar, Turbulent, and Active
本文系统介绍用于多相流体的 CHNS 偏微分方程框架及其重力、多相、多组分和活性流体推广，并综述相关数学性质与数值研究成果。
2025-03-12 cond-mat.soft nlin.CD physics.comp-ph
Symmetry-protected phases in a 1D active solid with mechanochemical feedback
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
研究通过机械化学自组织框架揭示了一维活性固体中丰富的对称保护相，通过幅值方程和群论分析发现压缩驱动振荡死亡的通用转变，为生物组织局部信号阻尼提供了物理基础。
2026-07-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.PS
Inverse Solidification Induced by Active Janus Particles
当热激发或晶格中缺陷的浓度足够高时，晶体熔化。熔化后，晶体的长程序消失了，固体变成了流体。与固体熔化的经典情况相反，在这里，我们证明了一个反直觉的行为，在最初的无序矩阵中出现结晶长程序。这种不寻常的固化表现在一个系统的被动胶体颗粒容纳化学活性缺陷-光催化Janus颗粒。当活性缺陷引起的波动量（有效温度的量度）达到临界值时，观察到的结晶发生。这种不寻常行为背后的驱动机制纯粹是内部的，类似于爆炸引起的固化。在这里，“内部微爆炸”的作用是由胶体基质中缺陷的光化学活性发挥的。缺陷诱导的固化发生在非平衡条件下：只要在活性Janus粒子缺陷的表面处的催化光化学反应以离子流的形式提供恒定的能量供应，所产生的固体就存在。我们的发现对于理解远离热力学平衡的极端条件下物质的相变是有用的。
2020-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Variational methods and deep Ritz method for active elastic solids
变分方法在软物质物理中被广泛应用于静态和动态问题。这些方法主要基于两个变分原理：最小自由能变分原理（MFEVP）和Onsager的变分原理（OVP）。我们的兴趣在于这些变分方法的应用，活性物质物理。在我们以前的工作[软物质，2021，17，3634]中，我们探索了基于OVP的变分方法在活性物质动力学建模中的应用。在目前的工作中，我们探索变分（或能量）方法，是基于MFEVP的静态问题，在主动弹性固体。我们表明，MFEVP不仅可以用来推导平衡方程，但也发展近似的解决方案，如里兹方法，主动固体静力学。此外，如果我们使用深度神经网络来构造变分问题的试探解，则可以使用深度学习方法进一步增强Ritz类型方法的能力。然后，我们应用这些变分方法和深里兹方法研究的自发弯曲和收缩的薄主动圆板，引起内部不对称的主动收缩。发现圆板向其收缩侧弯曲。这样一个简单的玩具系统的研究提供了理解固体状融合细胞单层的形态发生的影响。此外，我们引入了一个所谓的主动重力长度来表征重力相对于内部主动收缩在驱动活动板块弯曲的重要性。当侧板尺寸大于主动重力长度（约100微米）时，重力变得重要。在多细胞尺度上的这种重力轴行为可能在形态发生和组织发育过程中的上下对称性破坏中起重要作用。
2022-06-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
Elasticity-driven collective motion in active solids and active crystals
我们介绍了一个简单的模型，自推进剂连接线性弹簧，没有明确的对齐规则。在临界噪声水平以下，代理自组织成一个集体平移或旋转组。我们推导了弹性薄板近似下平移态的解析稳定性条件。我们提出了一种基于弹性的机制，通过将自推进能量级联到低能模式来驱动收敛到集体运动。鉴于其简单性和普遍性，这种机制可以在各种生物和机器人群体中发挥相关作用。
2013-01-11 cond-mat.soft nlin.AO physics.bio-ph
Active Solids: Topological Defect Self-Propulsion Without Flow
本文提出向列活性固体中缺陷自推进的极简模型，通过弹性介质中向列织构的局部重塑实现+1/2缺陷无平流移动，区别于流体机制，可解释组织形态发生中的取向序重构。
2025-08-06 cond-mat.soft nlin.PS
Perspective: The Physics of Active Solids -- From Hamiltonians to Active Matter Models
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫海因里希·海涅大学）
本文提出通过构建活性哈密顿模型作为平衡参考框架，研究密集活性物质中Mermin-Wagner-Hohenberg涨落增强与活性诱导退火现象，揭示活性力与长波密度模的强耦合机制。
2026-06-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active gyrotactic stability of microswimmers using hydromechanical signals
许多浮游生物物种每天都在湍流海洋中垂直迁移到很深的地方。为了有效地做到这一点，浮游生物可以使用一种回转运动机制，使它们与重力保持一致，向下游，或逆着重力向上游。许多物种显示出旋合稳定性的被动机制。例如，底部重的浮游生物倾向于向上排列。这对于静止流中的向上迁移是有效的，但它通常对扰乱对齐的湍流敏感。在这里，我们提出了一个简单的，强大的主动机制的回旋稳定性，这是只有轻微的湍流的影响，并允许沿和逆重力对齐。我们使用的浮游生物，以恒定的速度游泳，并能积极引导响应水动力信号中遇到的模拟湍流的模型。使用强化学习，我们确定最佳转向策略。通过使用刚毛来感知与其游泳方向垂直的沉降速度，游泳者可以推断出有关重力方向的信息，从而使其能够主动向上对齐。该机制导致湍流中向上迁移的速率与静止流中相同，除非湍流非常剧烈。相反，具有桡足类典型参数的被动游泳者在湍流中的上升速度要小得多。沉降甚至可能导致它们在剧烈的湍流中向下迁移。
2021-12-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Emergent Elasticity and Quasiconformal Flow in Active Solids
Princeton Center for Theoretical Science, Princeton University（普林斯顿大学理论科学中心）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；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）；Center for Systems Biology Dresden（德累斯顿系统生物学中心）；Kavli Institute for Theoretical Physics, University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校卡弗里理论物理研究所）
本文提出基于Riemannian几何的连续力学理论，通过活性应力配置描述细胞组织塑形，揭示了活性材料中弹性和塑性的几何起源。
2026-11-03 cond-mat.soft physics.bio-ph
