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缺陷介导的聚集与运动诱导相分离:自主笼格活性 XY 模型

软凝聚态物质 2026-04-17 v2 统计力学

摘要

我们提出了一种``主动 XY 模型',融合了经典 XY 模型和 Vicsek 模型的关键要素,以研究活性物质系统中拓扑缺陷的作用。该模型在晶格上具有 XY 自旋自由度的自驱动粒子,并引入自驱动参数以控制粒子运动的方向偏置。通过数值模拟,我们展示了自驱动导致运动诱导相分离 (MIPS),即粒子在具有正涡旋电荷的拓扑缺陷附近聚集形成簇团。相比之下,负电荷缺陷倾向于消散。我们分析了这些簇团的演化过程,表明其增长遵循两阶段指数缓和过程,其特征时间随系统尺寸 LL 的平方成比例,即 τL3\tau \sim L^{3},类似于平衡系统中的一级相分离。我们的结果突显了拓扑缺陷在活性系统相分离和聚集行为中的重要作用,桥接了非平衡动力学与平衡理论。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.17108,
  title  = {Defect-Mediated Aggregation and Motility-Induced Phase Separation in Self-Propelled Lattice-Gas Active XY Model},
  author = {Shun Inoue and Satoshi Yukawa},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.17108},
  year   = {2026}
}

备注

33 pages, 19 figures