Taming Polar Active Matter with Moving Substrates: Directed Transport and Counterpropagating Macrobands
在使用活性颗粒作为靶向货物载体的目标之后，例如，目的在于向癌细胞递送药物，寻求用外部场控制单个活性颗粒是活性物质中最探索的主题之一。在这里，我们提供了一个计划，允许控制集体行为的活性物质，集中在波动带模式自然发生，例如在Vicsek模型。我们发现，暴露这些图案的行波势驯服他们，但在一个显着的非平凡的方式：乐队，最初针的潜力和comove与它，在随后的碰撞，自组织成一个宏带，具有可预测的运输对运动的方向的旅行潜力。我们的研究结果提供了一种途径，同时控制运输和结构，即微观与宏观相分离，在极性活性物质。
2018-10-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.PS
Squeezed in three dimensions, moving in two: Hydrodynamic theory of 3D incompressible easy-plane polar active fluids
我们研究了三维（3D）不可压缩集合的自推进实体与非零平均速度状态下的动量汇接触的流体动力学行为，以下称为3D易平面不可压缩极性活性流体。我们表明，该系统的流体动力学模型属于同一普适类的平衡系统，即一个特殊的三维各向异性磁铁。后者可以进一步映射到另一个平衡系统上，即滑动柱相中的DNA-脂质混合物。通过这些联系，我们找到了三维易平面不可压缩极性活性流体阻尼系数的发散重整化，并得到了它们的等时速度关联函数。
2018-05-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Active elastic dimers: Cells moving on rigid tracks
实验表明，某些细胞在三维细胞外基质中的迁移与一维细胞迁移具有很强的相似性。基于这一观察，我们构建并研究了一个由两个珠子和一个沿刚性轨道运动的主动弹簧组成的最小一维模型细胞。主动弹簧模型的应力纤维与肌球蛋白驱动的收缩性和α-辅肌动蛋白驱动的可伸展性，而两个珠子的摩擦系数描述的捕捉/滑动粘结行为的整联蛋白在局灶性粘连。在不存在主动噪声的情况下，净运动起因于应力纤维的主动收缩性（和被动伸展性）与细胞的前部和后部之间的不对称性之间的相互作用，所述不对称性是由于细胞前部处的整联蛋白的捕获结合行为和后部处的整联蛋白的滑动结合行为。我们通过独立估计的参数获得了合理的单元速度。我们还研究了滞后的影响，在主动弹簧，由于捕捉键的行为和动力学的交联，并增加了主动噪声的运动的细胞。我们的模型突出了α-辅肌动蛋白在三维细胞运动中的作用，不需要Arp 2/3肌动蛋白丝成核净运动。
2014-06-18 cond-mat.soft
Kinetic roughening in active interfaces
Kardar-Parisi-Zhang（KPZ）方程描述了许多界面失平衡的基本特征。生物界面，比如细胞膜，是如何融入这幅图景的呢？为了回答这样一个问题，我们在[F]中提出。卡涅塔湾R.埃文斯，D. Marenduzzo，PRL 120，258001（2018）]运动细胞膜的理想模型。在这里，我们讨论了如何添加简单的成分的灵感来自运动细胞的膜的动力学影响常见的动力学粗糙化理论，如KPZ和爱德华兹-威尔金森方程。
2019-12-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamic Phases of Active Matter Systems with Quenched Disorder
在由淬火无序驱动的系统中，滑动态内的脱钉和非平衡跃迁出现在很宽的尺度范围内，从纳米尺度的原子摩擦、中尺度的II型超导体中的通量运动、微尺度的无序介质中的胶体运动以及地质长度尺度的板块构造。在这里，我们表明，活性物质或自推进粒子与淬火无序下的外部驱动器的相互作用代表了一类新的系统，也可以表现出钉扎脱钉现象，塑性流动相，和非平衡滑动过渡，与不同的形态和速度-力曲线签名。当与衬底的相互作用很强时，形成均匀的钉扎液相，其塑性地脱钉成均匀的无序相，然后动态地首先转变成与钉扎液体共存的移动条纹，然后在较高驱动下转变成移动相分离状态。我们数值映射所得到的动力学相图作为外部驱动器，基板相互作用强度和自推进相关长度的函数。这些阶段可以观察到活性物质通过随机无序移动。我们的研究结果表明，内在非平衡系统可以表现出额外的非平衡转变时，受到外部驱动。
2016-10-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective dynamics and fluctuations of a trapped probe moving in a fluid of active hard discs
本研究针对二维自驱动活性粒子包围的受陷探针动力学，通过绝热消除小活性粒子得到有效马尔可夫动力学及迁移率、扩散系数表达式，经活性布朗圆盘模拟验证，大推进速度下预测与实测涨落吻合良好。
2023-02-16 cond-mat.soft
Active ploughing through a compressible viscoelastic fluid: Unjamming and emergent nonreciprocity
在稠密的可压缩粘弹性流体中的活性布朗粒子的稀悬浮液，形成了一个自然的设置来研究在动态相变过程中出现的非互易性。在这些密度下，活动粒子的传输受到被动介质的强烈影响，并显示出作为活动和介质密度的函数的动态干扰过渡。在这个过程中，可压缩介质被积极地搅动-对于低活性，活性颗粒被自己捕获在自己制造的球形空腔中，而对于大活性，活性颗粒犁过介质，或者伴随着移动的各向异性尾流，或者留下多孔的痕迹。流体动力学方法表明，活性粒子产生的长距离密度尾流打破了前后对称性，与模拟结果一致。考虑到可压缩介质的反作用，导致（i）活动粒子的动态堵塞，以及（ii）沿相同方向移动的两个活动粒子之间的动态非互易吸引，其中尾随粒子在有限时间内赶上领先粒子。我们强调，这些非互易效应只出现在活动粒子的运动，所以在附近的干扰解除干扰过渡的表现。
2021-10-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Following fluctuating signs: anomalous active superdiffusion of swimmers in anisotropic media
主动（即，自推进的或游动的）移动通过各向同性流体的颗粒表现出常规的扩散行为。我们报告了一个活跃的粒子在各向异性，散射背景中移动的异常扩散。虽然平行于平行指向矢的平移运动显示出弹道行为，但长时间横向运动是超扩散的，具有均方位移随时间的异常缩放$\propto t \ln t$ $t$。这种行为是预测的分析理论，我们在这里提出的，并证实了在一个简单的晶格模型中的活性粒子扩散的数值模拟的液晶。它对于任何自推进元件的集合都是通用的（例如，细菌或活性杆）在水背景中移动，只要游泳者被充分稀释，使得它们彼此之间的相互作用可以被忽略，并且它们不执行“发夹”转弯。
2016-03-02 cond-mat.soft
Active Brownian particles moving in a random Lorentz gas
生物微泳者通常栖息在多孔或拥挤的环境中，如土壤。为了理解这样一个复杂的环境如何影响它们的传播，我们数值研究了二维随机洛伦兹气体中无相互作用的活性布朗粒子（ABPs）。接近洛伦兹气体中的渗流转变，它们执行与弹道和扩散粒子相同的亚扩散运动。然而，由于它们的持续运动，它们比被动粒子更快地达到它们的长期动力学，并且在中间时间也显示出超扩散运动。当在临界障碍物密度$η_c$以上时，ABP被捕获，它们在$η_c$以下的长时间扩散受到推进速度$v_0$的强烈影响。随着$v_0$的增加，ABP卡在障碍物上的时间更长。因此，对于大的推进速度，长时间的扩散常数降低更强烈地在一个密集的障碍物环境比被动粒子。这与我们从速度自相关函数中提取的有效游泳速度和持续时间的行为一致。
2016-12-05 cond-mat.soft
Active Particles on Curved Surfaces
最近的研究强调了活性物质对边界及其几何形状的敏感性。在这里，我们开发了一个通用的理论，为曲面上的活性粒子的动力学和统计，并说明它的两个例子。我们首先表明，活性粒子在表面上移动，没有能力探测其曲率只表现出稳态的取向顺序存在的不均匀性。然后，我们考虑一个强限制的三维理想活性气体和计算其稳态密度分布在一个盒子的任意凸形状。
2016-01-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Inducing a bound state between active particles
我们发现，两个活跃的粒子可以通过耦合到一个驱动的非平衡环境中形成一个束缚态。我们专门调查的情况下，两个相互不相互作用的运行和翻滚探针移动环，每个驱动胶体在短距离相互作用。在时间尺度分离的条件下，这些活性探针被捕获在束缚态中。事实上，束缚态出现在足够高的持久性（低有效温度）。从同向运动坐标系的角度来看，胶体处于热平衡，探针处于活动状态并被驱动，这与库珀配对有一个吸引人的类比，因为电子可以被视为导频波图像中的奔跑和翻滚粒子。
2022-04-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.AO
Critical mingling and universal correlations in model binary active liquids
一般来说，沿相反方向移动的驱动或运动体的集合体被报告为自组织成强各向异性的车道。在这里，建立在一个极小模型的自推进机构针对相反的方向，我们首先证明了一个关键的相变之间的混合状态和相分离的车道状态特定的活性粒子。然后，我们证明了混合状态显示代数结构相关性也发现在驱动的二元混合物。最后，构建一个流体动力学理论，我们挑出负责这些普遍的长程相关性的物理机制，典型的合奏相反运动的机构。
2017-04-07 cond-mat.soft
Trajectory Statistics Govern Mechanical Power Transfer in Active Baths
Saarland University（萨尔兰大学）
本研究揭示活性浴中探针的机械功率传递由浴粒子轨迹统计决定，提出轨迹-响应关系，并证明不同活性粒子模型的正功率传递条件，为预测探针响应提供新途径。
2026-09-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Inertial effects of self-propelled particles: from active Brownian to active Langevin motion
通过将能量转化为机械运动而自我推进的活性粒子代表了物理学和化学中不断扩展的研究领域。对于在液体中运动的微米级颗粒（“微泳者”），大多数基本特征已经用过阻尼主动布朗运动模型来描述。然而，对于在气体中移动的宏观颗粒或微粒，惯性效应变得相关，使得动力学是欠阻尼的。因此，最近，通过将主动布朗运动模型扩展到包括惯性的主动朗之万动力学，描述了具有惯性的主动粒子。在这篇透视文章中，总结了具有惯性的活性粒子（“微飞体”）的单粒子特性和许多粒子的集体效应的最新发展。其中包括：粒子速度和自推进方向之间的惯性延迟效应、由转动惯量对长时间自扩散的调谐、非惯性系中的虚拟力效应以及惯性对运动诱导相分离的影响。还提出和讨论了未来可能的发展和前景。
2019-10-30 cond-mat.soft
Dressed Active Particles in Spherical Crystals
我们研究了二维球形晶体中活性粒子的动力学，这为说明活性粒子和晶体缺陷的相互作用提供了一个理想的环境。观察到一个移动的活性粒子被局部拓扑缺陷包围，成为一个修饰的活性粒子。这样的物理图像表征了运动粒子周围的晶格畸变和其轨迹中畸变晶格的愈合。我们发现，在随机和弹道运动的活性粒子的动力学行为一致符合这一特点的情况下，无论粒子最初是一个缺陷或没有。我们进一步观察到，周围的缺陷图案穿着弹道活性粒子随机振荡之间的两个明确的翼状缺陷图案，无论其速度。本工作中所建立的修饰活性粒子的物理图像部分地解释了活性晶体中有趣的非平衡行为的复杂性，并打开了将活性引入与材料设计密切相关的工程缺陷的有希望的可能性。
2016-08-03 cond-mat.soft
Diffusiophoretically induced interactions between chemically active and inert particles
在存在化学活性颗粒的情况下，附近的化学惰性颗粒可以响应浓度梯度并通过扩散电泳移动。运动的性质研究了两种情况下：第一，一个固定的反应球和一个移动的惰性球，第二，自由移动的反应和惰性球。连续反应扩散和斯托克斯方程解析求解这些系统和微观模拟的动力学进行。虽然两个系统中球体的相对速度非常相似，但流线和流速场的局部和全局结构却截然不同。对于自由移动的球体，当两个球体彼此接近时，惰性球体通过扩散电泳产生的流动将反应性球体拖向它。这导致能够在溶液中推进自身的自组装二聚体马达。在二聚体形成的时刻，流体流场改变方向。在二聚体的球体尺寸的比例的影响的流场的特性，这一功能表明，球形胶体颗粒的主动自组装可以通过在这样的反应系统中的球体尺寸的变化来操纵。
2018-06-22 cond-mat.soft
Dynamic optical rectification and delivery of active particles
我们使用移动的光模式来控制{ \it大肠杆菌}细菌的运动，其运动性是光激活的。改变模式速度控制细菌通量的大小和方向，从而控制细胞在上游和下游水库中的积累。我们验证我们的结果与二维模拟和1维分析模型，并使用这些来探索参数空间。我们发现，细胞的积累是由定向通量和无向，随机运输之间的竞争控制。我们阐明了使用移动光模式和光激活的微型游泳者，以实现特定的实验目标的设计原则。
2018-11-22 cond-mat.soft
Collective excitations in active solids featuring alignment interactions
本文研究由自驱动单元弹性连接形成的活性固体，通过分析涨落谱揭示其集体运动状态中存在可激发模式，并证明这些激发模式与熵产生模式相关，为未来实验研究提供启示。
2024-10-21 cond-mat.soft
Archimedes' law and its corrections for an active particle in a granular sea
本文研究了在水平振动作用下大颗粒在颗粒介质中运动时所受浮力的来源及其在流态化前的修正。在流体极限阿基米德定律得到验证;在极限记忆效应抵消浮力之前，也发现实验。摩擦的起源是一个排斥的体积效应之间的活动粒子，我们研究更准确地为一个随机环境中的随机步行者。同样的排斥体积效应也是颗粒介质中运动物体之间相互吸引的原因。我们的理论建模通过不对称排斥过程进行，即，通过耗散格子气动力学模拟低密度颗粒海的位置自由度。
2011-06-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
Active Brownian particles can mimic the pattern of the substrate
该研究通过二维模拟发现，活性布朗粒子在活性空间分布非均匀的基底上会形成与基底图案一致的稳态密度、极化与通量分布，从而实现对基底非均匀性的模拟。
2023-10-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium dynamics of mixtures of active and passive colloidal particles
我们发展了一个介观场论，用于相互作用活性物质（即，活动的）和被动的（即，在两个空间维度上具有等距形状的非运动的）胶体颗粒。通过场论的稳定性分析，我们获得了描述运动诱导的不稳定性的开始的旋节方程，该不稳定性导致此类混合物中的团簇形成。预测的旋节被发现是在良好的协议与粒子分辨的计算机模拟。此外，我们表明，在主动-被动混合的亚稳不稳定性可以是两种不同的类型。一种类型是与一个固定的分岔，也发生在单组分主动系统，而另一种类型是与一个Hopf分岔，只能发生在主动-被动的混合物。值得注意的是，霍普夫分叉导致移动的集群。这解释了最近的主动-被动粒子混合物模拟结果，其中观察到了在相应的单组分系统中看不到的移动簇和界面。
2017-05-21 cond-mat.soft
Large-scales patterns in a minimal cognitive flocking model: incidental leaders, nematic patterns, and aggregates
我们研究了一个最小的认知群集模型，它假设移动实体导航完全使用可用的瞬时视觉信息。该模型由没有记忆的活性粒子组成，它们通过一种短程的、基于位置的、在视锥（VC）内作用的吸引力相互作用，并且缺乏速度-速度对齐。我们表明，这个活跃的系统可以表现出-由于VC，打破牛顿第三定律-各种复杂的，大规模的，自组织的模式。根据参数值，我们观察到出现的聚集体或铣削样的图案，形成移动-局部极性-文件与粒子在这些结构的前面作为有效的领导者，和自组织的粒子到宏观的非线性结构，导致长期的非线性秩序。结合模拟和非线性场方程，我们表明，基于位置的主动模型，作为这里分析的一个，代表了一类新的主动系统从根本上不同于其他主动系统，包括基于速度对齐的植绒系统。报告的结果是最重要的研究，解释和建模的集体运动模式在生活和非生活的主动系统。
2019-12-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Chemotactic motility-induced phase separation
主动运动的粒子集体可以自发地分离成稀相和密相--这是一种被称为运动诱导相分离（MIPS）的迷人现象。MIPS对于无方向偏差的随机移动粒子进行了充分的研究。然而，许多形式的活性物质表现出集体趋化性，即沿着组成粒子自身可以产生的化学梯度的定向运动。在这里，使用理论和模拟，我们表明，集体趋化性强烈竞争MIPS -在某些情况下，逮捕或完全抑制相分离，或在其他情况下，产生根本性的新的动态不稳定性。我们建立了描述这种竞争的定量原则，从而有助于揭示和澄清执行趋化性的活性物质系统（从细胞到机器人）的丰富物理基础。
2023-01-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.PS
Active Brownian Rods
在这里，我回顾了大规模的性能收集的积极布朗细长的对象，特别是棒，在耗散介质/基板移动。我通过提出三种不同的降低复杂性的模型来解决这个问题，我分别称之为模型I，II和III。
2015-12-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
Preventing clustering of active particles in microchannels
本研究针对微通道内微泳体相遇延迟及细菌翻滚的建模问题，提出将有效位移纳入动力学理论的方法，可提前预测团簇临界密度，无需依赖密度的有效速度，优于标准运动诱导相分离理论。
2025-05-17 cond-mat.soft
Anomalous diffusion of self-align active particle in flow background
活性颗粒（即，与被动布朗粒子不同，自推进粒子（又称微泳者）具有更为复杂的平动和角动量动力学，能产生一系列的反常输运现象。本文研究了具有自对准特性的自推进点状粒子在Poiffille流中运动的二维动力学。结果表明，有效反常扩散系数随温度和背景Poiffille流速度的变化而急剧变化。得到了粒子运动速度和位置概率分布函数的弛豫特性。对几种异常扩散和正常扩散区的观测表明，自对准特性具有普遍性，可为今后的实验分析和模拟提供参考。
2022-01-04 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.data-an
Active colloids in complex fluids
我们回顾了最近的工作，积极的胶体或游泳者，如自我推进的微生物，泳动胶体颗粒，和人工微机器人系统，在流体般的环境中移动。这些环境可以是水状的和牛顿的，但通常可以包含大分子、柔性聚合物、软细胞或硬颗粒，其赋予流体复杂的非线性流变特征。虽然在了解活性胶体如何在牛顿流体中移动和相互作用方面取得了重大进展，但对活性胶体在复杂和非牛顿流体中的行为知之甚少。一个新兴的文献开始显示如何流体流变学可以显着改变个人游泳者的步态和速度。同时，运动的游泳者诱导时间依赖性的三维流体流动，其可以改变介质（流体）流变性质。这种双向的，非线性耦合在微观尺度上有着深远的影响，在中观和宏观尺度：稳态悬浮特性，紧急集体行为，和被动示踪粒子的运输。最近令人兴奋的理论结果和当前关于量化这些复杂的活性流体的争论突出了概念上简单的实验来指导我们理解的必要性。
2016-02-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Spinodal decomposition and phase separation in polar active matter
本文提出结合自趋化性与集群流体动力学的理论，揭示极性活性物质中由自趋化性驱动的条带失稳与相分离机制，并阐明其稳态密度由非公切线构造决定，与无序活性粒子MIPS类似。
2024-01-04 cond-mat.soft
Active Gel Model of Amoeboid Cell Motility
我们建立了一个基于活性凝胶理论的变形虫细胞运动模型。建模的真核细胞的能动装置作为一个有限长度的多孔弹性活性凝胶渗透的溶剂的限制层，我们首先表明，由于主动应力和凝胶营业额，一个最初的静态和均匀的层可以经历一个收缩型的不稳定性的极化移动状态，在该状态中，后方是丰富的凝胶聚合物。这同意定性与运动细胞含有肌动球蛋白丰富的尾足在其后方。我们发现，凝胶层解决到一个稳定的移动，在很长一段时间内，维持在收缩性和细丝营业额之间的平衡，不均匀的状态。此外，我们的模型预测的最佳值的凝胶subbstrate粘附导致最大层速度，与细胞运动性测定。该模型可能与细胞在复杂的、限制性的环境中易位的运动性有关，该环境可以通过细胞通过微通道的迁移来实验性地模拟。
2013-02-01 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Active Transport of Cargo-Carrying and Interconnected Chiral Particles
研究空间变化活性场中手性活性粒子与被动粒子互连系统，发现手性扭矩可调控涌现趋性行为，大扭矩下小被动粒子或长链均能实现聚集，为混合生物分子器件设计提供新见解。
2025-04-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Understanding Collective Dynamics of Soft Active Colloids by Binary Scattering
在主动推进的粒子系统中，集体运动是在非常局部的尺度上通过由少数粒子组成的相干运动单元的成核而触发的。这些单位随着时间的推移而生长和合并，最终形成一种长距离有序的、连贯移动的状态。到目前为止，还没有自下而上的理解如何微观动力学和组分之间的相互作用与系统的有序不稳定性。在本文中，我们研究了一类模型的推进胶体允许明确治疗的微观细节的碰撞过程。具体地说，模型方程是牛顿运动方程，具有用于粒子的驱动力、耗散力和相互作用力的单独的力项。针对稀粒子系统，我们分析了这些模型的二元散射行为，并基于微观动力学确定了相应的碰撞规则，即，碰撞前速度和碰撞参量对碰撞后速度的映射。通过研究二进制散射，我们还发现，所考虑的模型为活性胶体共享相同的平行对齐的原则：第一个传入的粒子（相对于碰撞中心）是对齐的第二个粒子作为相遇的结果。这种行为与非驱动耗散气体中的取向明显不同。此外，所获得的碰撞规则本身作为一个出发点，以确定相边界的长程有序，相干移动状态的应用动力学理论推进粒子系统。碰撞规则的微观起源提供了一个机会，通过与多粒子模拟的直接比较，定量地审视动力学理论对推进粒子系统的预测。
2013-10-23 cond-mat.soft
Phase separation in ordered polar active fluids: A new Universality class
本文证明有序极性活性流体中的相分离属于新的普适类，其临界维度为5，并在5-ε展开中计算了临界指数。
2024-01-11 cond-mat.soft
Dynamic Instabilities and Pattern Formation in Chemotactic Active Matter
University of California, San Diego（加利福尼亚大学圣地亚哥分校）；Princeton University（普林斯顿大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
本文研究了趋化行为对运动诱导相分离的影响，发现其可抑制或引发动态不稳定性，并通过分析确定了四种分支类型及模式振幅的解析表达式。
2026-03-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.PS
Symmetry-breaking, motion and bistability of active drops through polarization-surface coupling
该研究通过热力学导出的活性极性液滴模型，揭示极化强度空间变化可驱动液滴运动并导致对称性破缺，且运动态与静止态可共存，为细胞运动机制提供了新的物理理解。
2022-11-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Electrophoresis of active Janus particles
本文从理论上研究了一个自驱动的主动Janus马达在外部电场中的运动。外部场可以操纵Janus粒子的路线，并迫使它向所需的目标移动。为了研究这种主动电机的轨迹，我们使用微扰方案。在Janus粒子的表面活性和外场的主要顺序下，Janus粒子的取向动力学表现得像数学钟摆，其角速度对电机的电场和表面活性都敏感。
2019-06-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Activity-driven sorting, approach to criticality and turbulent flows in dense persistent active fluids
研究发现稠密持久自推进活性流体通过速度与活性力分选趋近临界态，并在大尺度下形成动态宏观空洞，进而产生新型湍流。
2025-08-30 cond-mat.soft
Fore-aft clearance controls how three-dimensional confinement affects micropropulsion
活性粒子系统经常受到边界约束的影响。最近，人们对复杂三维几何形状的约束效应产生了兴趣，这可能发生在结构化环境中，例如多孔介质、泡沫、凝胶或生物组织和导管。约束对沿边界运动的粒子的影响已被广泛研究，但在三维空间中，活性粒子不仅平行于边界运动，而且朝向或远离边界运动。这种前后间隙的后果还不太清楚。积极改造环境的游泳者创造了一个理想的环境来研究间隙的影响，因为他们在平移时保持稳定的间隙。通过数值研究幽门螺杆菌的运动，使周围的胃粘液去胶化，使周围的流体共同移动的口袋，我们表明，三维限制的效果是由清除率控制，而不是从平行边界的距离。分析计算表明，间隙的影响可以理解的流动结构，如通用的推和拉流的活性颗粒，表明我们的研究结果应适用于范围广泛的封闭的活性颗粒。
2022-03-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Diffusion in systems crowded by active force-dipole molecules
对含有活性蛋白质的系统的实验研究表明，被动示踪粒子和活性分子的扩散系数大于不存在化学活性时的相应值，所述活性蛋白质经历催化化学反应驱动的构象变化。对于这种行为已经提出了各种机制，其中包括在细丝上移动的分子马达的力偶极相互作用和活性蛋白质产生的集体流体动力学效应。模拟了一个多组分系统，其中包含在开放和封闭状态之间循环的活性哑铃分子，一个被动示踪粒子和溶剂分子。与实验一致，它表明，被动粒子和哑铃本身的扩散系数增强时，哑铃是主动的。哑铃的体积分数上的扩散增强的依赖性被确定，和拥挤的影响，由活跃的哑铃分子示出不同的，由于非活性分子。
2017-02-24 cond-mat.soft
Inertial effects on rectification and diffusion of active Brownian particles in an asymmetric channel
微-和纳米游泳者在流体溶剂中移动，被产生熵障碍的结构限制，通常由过阻尼主动布朗粒子动力学描述，其中粘性效应很大，惯性不起作用。然而，惯性效应应考虑有限的游泳运动介质中的粘性效应不再占主导地位。在这里，我们研究惯性如何影响整流和扩散的自推进粒子在一个二维的非对称通道。我们发现，大多数的颗粒积聚在通道壁的颗粒的质量增加。此外，平均颗粒速度具有作为质量的函数的最大值，表明具有最佳质量$M^{*}_{\rm op}$的颗粒可以从具有其它质量的颗粒的混合物中分选出来。特别是，我们发现，有效扩散系数表现出增强的扩散峰作为质量的函数，这是大多数颗粒在通道壁处的积累的签名。还确定了$M^{*}_{\rm op}$对旋转扩散速率、自推进力、通道的纵横比和主动扭矩的依赖性。这项研究的结果可以刺激发展的策略，控制自推进粒子的扩散在熵棘轮系统。
2023-03-24 cond-mat.soft physics.chem-ph
Collective dynamics of active matter with orientation-weighted alignment
Taras Shevchenko National University of Kyiv（基辅塔拉斯舍甫琴科国立大学）；Universitá di Padova（帕多瓦大学）
研究一种具有速度依赖对齐规则的基于代理的自驱动粒子模型，通过调整对齐强度产生多种集体状态，包括无序气体态、有序编队、高密度阻塞态和具有活性晶体行为的密集有序移动簇。
2026-05-17 cond-mat.soft nlin.PS
Motion of hydrodynamically interacting active particles
我们开发了一个通用的流体动力学理论，描述了一个系统的相互作用，积极推动颗粒悬浮在粘性流体中的任意形状。我们的模型的粒子运动的活动部分，使用规定的滑动速度，否则刚性粒子表面。我们介绍了粒子的旋转和平移的一般框架，通过应用洛伦兹倒易定理与任意表面滑移的移动粒子的集合。然后，我们开发了一个近似的理论，适用于广泛分离的领域，包括流体动力学相互作用的水平力四极杆。我们将我们的理论应用到一个一般的例子，涉及到一个规定的滑移速度，和一个具体的情况下，有关的自主运动的化学活性颗粒移动的扩散电泳由于自生的化学梯度。
2019-01-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Noisy Pursuit and Pattern Formation of Self-Steering Active Particles
研究智能活性布朗粒子在噪声环境下追踪移动目标的性能，发现噪声对追踪具有双重作用，并提出基于圆形目标轨迹对追踪者进行分类的策略。
2022-03-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
The nonlinear motion of cells subject to external forces
为了开发一个极小模型的细胞在拥挤的环境中移动，如在组织中，我们调查的反应的一个液滴的活性物质移动在一个平坦的刚性基板上的力施加在其边界。我们考虑两种不同的自推进机制，主动应力和聚合反应，我们调查如何改变这些表面力的主动下降运动。我们发现一个高度非线性的响应力，我们使用液滴速度，液滴形状，和之间的牵引力下降和基板。每一种自推进机制产生两种主要的运动模式：一种是主体中具有零牵引力的细长液滴，主要发生在强拉伸力下，另一种是主体中具有有限牵引力的抛物线液滴，主要发生在强挤压力下。在每种情况下，在抛物线和细长液滴之间存在急剧过渡，这是所施加的力的函数，并且指示液滴破裂，其中大的力拉伸液滴。
2022-11-23 cond-mat.soft q-bio.CB
