非平衡共存与运动诱导相分离的力学理论
统计力学
2023-05-30 v2 材料科学
软凝聚态物质
摘要
非平衡相变在天然与人工系统中均被频繁观测到。这些相变的普遍性凸显出缺乏一种广泛适用于非平衡与平衡系统的通用相共存理论。本文提出一种基于近半个世纪前在非均匀流体研究中探索之思想的通用相分离力学理论。其核心思想是，分离两共存相的界面内的力学作用力唯一地决定了共存判据，而与系统是否处于平衡无关。我们将该理论应用于主动布朗粒子，预测了二维和三维中运动诱导相分离（motility-induced phase separation）的定量相图，从而展示了该理论的力量与效用。该表述还可用于预测新颖的界面现象，例如进入两相区更深时界面宽度增加——这一独特的非平衡效应已通过计算机模拟得到证实。这种由力学视角自洽确定体相行为与界面现象的方式，为建立非平衡相变通用理论提供了切实路径。
引用
@article{arxiv.2211.12673,
title = {Mechanical Theory of Nonequilibrium Coexistence and Motility-Induced Phase Separation},
author = {Ahmad K. Omar and Hyeongjoo Row and Stewart A. Mallory and John F. Brady},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.12673},
year = {2023}
}