活性布朗粒子系统中的维里压强
统计力学
2024-06-03 v1 软凝聚态物质
摘要
本文通过理论分析与球形活性布朗粒子 (ABP) 的模拟，研究了自驱动物体悬浮液的压强。我们表明，对于特定几何结构，受限系统的力学压强（力/面积）同样可由体相性质表达，这意味着存在非平衡态方程。利用维里定理，我们推导了被固体壁限制或暴露于周期边界条件下的 ABP 压强表达式。在这两种情况下，压强包含三部分贡献：由白噪声随机力产生的理想气体压强；活性诱导压强（游泳压强），可表示为裸推进速度与平均有效推进速度的乘积；以及粒子间作用力的贡献。我们发现，受限系统中球形 ABP 的压强显式依赖于限制壁的存在以及粒子-壁相互作用，这在周期边界条件系统中无对应。我们对周期边界条件系统中三维 ABP 的模拟揭示，压强-浓度依赖随活性增强而变得日益非单调。在临界活性和 ABP 浓度之上，发生相变，表现为压强的快速陡变。我们给出并讨论了不同活性下的压强，并分析了各压强分量的贡献。
引用
@article{arxiv.1506.03941,
title = {Virial pressure in systems of active Brownian particles},
author = {Roland G. Winkler and Adam Wysocki and Gerhard Gompper},
journal= {arXiv preprint arXiv:1506.03941},
year = {2024}
}