与边界相互作用的活性布朗粒子的稳态
软凝聚态物质
2024-01-17 v2 统计力学
摘要
活性布朗粒子是耗散环境中自驱动胶体的最小模型。实验与模拟表明，在存在边界和障碍物时，活性布朗粒子系统会趋于具有引人注目现象的非平凡非平衡稳态，例如边界处的聚集、棘轮效应和长程耗尽相互作用。然而，对这些现象的理论分析一直十分困难。本文在二维中非相互作用粒子的背景下应对这一理论挑战，基于单粒子分布函数的稳态 Smoluchowski 方程进行分析。我们的主要成果是一种显式地将 Smoluchowski 方程的渐近解与边界条件相连的近似策略。我们在二维平面几何的精确解析解以及圆形和椭圆几何的数值解上检验了该近似。我们发现，只要边界条件相对于粒子轨迹的持久长度变化不太快，近似结果就具有良好一致性。我们的结果对于刻画此类系统中的长程流动和耗尽相互作用具有意义。特别是，我们的框架展示了此类行为如何与边界处细致平衡的破缺相关联。
引用
@article{arxiv.2109.06353,
title = {Steady states of active Brownian particles interacting with boundaries},
author = {Caleb G. Wagner and Michael F. Hagan and Aparna Baskaran},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.06353},
year = {2024}
}