We study a three-dimensional system of self-propelled Lennard-Jones particles using Brownian dynamics simulations. Using recent theoretical results for active matter, we calculate the pressure and report equations of state for the system. Additionally, we chart the vapour-liquid coexistence and show that the coexistence densities can be well described using simple power laws. Lastly, we demonstrate that our out-of-equilibrium system shows deviations from both the law of rectilinear diameters and the law of corresponding states.

1.
S.
Ramaswamy
,
Annu. Rev. Condens. Matter Phys.
1
,
323
(
2010
).
2.
P.
Romanczuk
,
M.
Bär
,
W.
Ebeling
,
B.
Lindner
, and
L.
Schimansky-Geier
,
Eur. Phys. J.: Spec. Top.
202
,
1
(
2012
).
3.
M.
Marchetti
,
J.
Joanny
,
S.
Ramaswamy
,
T.
Liverpool
,
J.
Prost
,
M.
Rao
, and
R. A.
Simha
,
Rev. Mod. Phys.
85
,
1143
(
2013
).
4.
W. F.
Paxton
,
K. C.
Kistler
,
C. C.
Olmeda
,
A.
Sen
,
S. K. St.
Angelo
,
Y.
Cao
,
T. E.
Mallouk
,
P. E.
Lammert
, and
V. H.
Crespi
,
J. Am. Chem. Soc.
126
,
13424
(
2004
).
5.
R.
Dreyfus
,
J.
Baudry
,
M. L.
Roper
,
M.
Fermigier
,
H. A.
Stone
, and
J.
Bibette
,
Nature
437
,
862
(
2005
).
6.
J. R.
Howse
,
R. A.
Jones
,
A. J.
Ryan
,
T.
Gough
,
R.
Vafabakhsh
, and
R.
Golestanian
,
Phys. Rev. Lett.
99
,
048102
(
2007
).
7.
Y.
Hong
,
N. M.
Blackman
,
N. D.
Kopp
,
A.
Sen
, and
D.
Velegol
,
Phys. Rev. Lett.
99
,
178103
(
2007
).
8.
J.
Deseigne
,
O.
Dauchot
, and
H.
Chaté
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
098001
(
2010
).
9.
A.
Kudrolli
,
G.
Lumay
,
D.
Volfson
, and
L. S.
Tsimring
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
058001
(
2008
).
10.
V.
Schaller
,
C.
Weber
,
C.
Semmrich
,
E.
Frey
, and
A. R.
Bausch
,
Nature
467
,
73
(
2010
).
11.
G.
Volpe
,
I.
Buttinoni
,
D.
Vogt
,
H.-J.
Kümmerer
, and
C.
Bechinger
,
Soft Matter
7
,
8810
(
2011
).
12.
J.
Palacci
,
S.
Sacanna
,
A. P.
Steinberg
,
D. J.
Pine
, and
P. M.
Chaikin
,
Science
339
,
936
(
2013
).
13.
A.
Bricard
,
J.-B.
Caussin
,
N.
Desreumaux
,
O.
Dauchot
, and
D.
Bartolo
,
Nature
503
,
95
(
2013
).
14.
R.
Wittkowski
,
A.
Tiribocchi
,
J.
Stenhammar
,
R. J.
Allen
,
D.
Marenduzzo
, and
M. E.
Cates
,
Nat. Commun.
5
,
4531
(
2014
).
15.
A.
Wysocki
,
R. G.
Winkler
, and
G.
Gompper
,
Europhys. Lett.
105
,
48004
(
2014
).
16.
J.
Stenhammar
,
D.
Marenduzzo
,
R. J.
Allen
, and
M. E.
Cates
,
Soft Matter
10
,
1489
(
2014
).
17.
S. C.
Takatori
and
J. F.
Brady
,
Phys. Rev. E
91
,
032117
(
2015
).
18.
C.
Maggi
,
U. M. B.
Marconi
,
N.
Gnan
, and
R.
Di Leonardo
,
Sci. Rep.
5
,
10742
(
2015
).
19.
T. F.
Farage
,
P.
Krinninger
, and
J. M.
Brader
,
Phys. Rev. E
91
,
042310
(
2015
).
20.
A.
Solon
,
Y.
Fily
,
A.
Baskaran
,
M.
Cates
,
Y.
Kafri
,
M.
Kardar
, and
J.
Tailleur
,
Nat. Phys.
11
,
673
(
2015
).
21.
J.
Bialké
,
J. T.
Siebert
,
H.
Löwen
, and
T.
Speck
,
Phys. Rev. Lett.
115
,
098301
(
2015
).
22.
G.
Falasco
,
F.
Baldovin
,
K.
Kroy
, and
M.
Baiesi
, e-print arXiv:1512.01687 (2015).
23.
T.
Speck
and
R. L.
Jack
,
Phys. Rev. E
93
,
062605
(
2016
).
24.
T.
Speck
,
Europhys. Lett.
114
,
30006
(
2016
).
25.
M.
Paoluzzi
,
C.
Maggi
,
U. M. B.
Marconi
, and
N.
Gnan
, e-print arXiv:1606.03424 (2016).
26.
T.
Vicsek
,
A.
Czirók
,
E.
Ben-Jacob
,
I.
Cohen
, and
O.
Shochet
,
Phys. Rev. Lett.
75
,
1226
(
1995
).
27.
H.
Chaté
,
F.
Ginelli
, and
R.
Montagne
,
Phys. Rev. Lett.
96
,
180602
(
2006
).
28.
H.
Chaté
,
F.
Ginelli
,
G.
Grégoire
, and
F.
Raynaud
,
Phys. Rev. E
77
,
046113
(
2008
).
29.
F.
Ginelli
and
H.
Chaté
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
168103
(
2010
).
30.
S.
Dey
,
D.
Das
, and
R.
Rajesh
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
238001
(
2012
).
31.
C.
Bechinger
,
R.
Di Leonardo
,
H.
Löwen
,
C.
Reichhardt
,
G.
Volpe
, and
G.
Volpe
, e-print arXiv:1602.00081 (2016).
32.
B.
Smit
,
J. Chem. Phys.
96
,
8639
(
1992
).
33.
J.
Vrabec
,
G. K.
Kedia
,
G.
Fuchs
, and
H.
Hasse
,
Mol. Phys.
104
,
1509
(
2006
).
34.
C.-N.
Yang
and
T.-D.
Lee
,
Phys. Rev.
87
,
404
(
1952
).
35.
T.-D.
Lee
and
C.-N.
Yang
,
Phys. Rev.
87
,
410
(
1952
).
36.
H.
Watanabe
,
N.
Ito
, and
C.-K.
Hu
,
J. Chem. Phys.
136
,
204102
(
2012
).
37.
S.
Reif-Acherman
,
Quím. Nova
33
,
2003
(
2010
).
38.
V.
Prymidis
,
S.
Samin
, and
L.
Filion
,
Soft Matter
12
,
4309
(
2016
).
39.
M. G.
Noro
and
D.
Frenkel
,
J. Chem. Phys.
113
,
2941
(
2000
).
40.
D.
Dunikov
,
S.
Malyshenko
, and
V.
Zhakhovskii
,
J. Chem. Phys.
115
,
6623
(
2001
).
41.
G. S.
Redner
,
A.
Baskaran
, and
M. F.
Hagan
,
Phys. Rev. E
88
,
012305
(
2013
).
42.
B. M.
Mognetti
,
A.
Šarić
,
S.
Angioletti-Uberti
,
A.
Cacciuto
,
C.
Valeriani
, and
D.
Frenkel
,
Phys. Rev. Lett.
111
,
245702
(
2013
).
43.
V.
Prymidis
,
H.
Sielcken
, and
L.
Filion
,
Soft Matter
11
,
4158
(
2015
).
44.
D.
Higham
,
SIAM Rev.
43
,
525
(
2001
).
45.
R. G.
Winkler
,
A.
Wysocki
, and
G.
Gompper
,
Soft Matter
11
,
6680
(
2015
).
46.
S. C.
Takatori
,
W.
Yan
, and
J. F.
Brady
,
Phys. Rev. Lett.
113
,
028103
(
2014
).
47.
E. A.
Guggenheim
,
J. Chem. Phys.
13
,
253
(
1945
).
48.
W.
Shi
and
J. K.
Johnson
,
Fluid Phase Equilib.
187
,
171
(
2001
).
49.
E. S.
Loscar
,
C. G.
Ferrara
, and
T. S.
Grigera
,
J. Chem. Phys.
144
,
134501
(
2016
).
You do not currently have access to this content.