Fluid-bicontinuous emulsions stabilized by colloidal particles
利用受控的旋节分解，我们已经创建了一个流体双连续结构稳定的胶体颗粒。我们目前的共聚焦显微镜研究这些结构和它们的变化与动力学途径。我们的研究揭示了一个刚性多层的胶体颗粒堵塞在界面上，防止液体分层数小时。双流体域的安排，在介观尺度上相互渗透，可能是有用的微反应介质。
2006-04-19 cond-mat.soft
Incompressibility of polydisperse random close packed colloidal particles
我们使用共聚焦显微镜来研究随机紧密堆积的胶体颗粒样品。我们引入一个算法来估计每个粒子的大小。考虑到它们的大小，我们计算了样品的压缩性作为波矢量$q$的函数，并发现这种压缩性线性消失为$q \rightarrow 0$。必须考虑颗粒尺寸以正确计算压缩性。这些结果也表明，实验的包装是超均匀的。
2011-07-09 cond-mat.soft
Brownian motion and the hydrodynamic friction tensor for colloidal particles of complex shape
我们合成了各种各向异性形状的胶体颗粒，并使用共聚焦显微镜跟踪其定向分辨的布朗轨迹。适当的短时间关联函数的分析提供了直接访问的流体动力学摩擦张量的粒子揭示非平凡的耦合之间的平移和旋转的自由度。结果与实验确定的颗粒形状在低雷诺数制度的流体动力学摩擦张量的计算是一致的。
2014-01-25 cond-mat.soft
Tracking Rotational Diffusion of Colloidal Clusters
我们描述了一种新的方法来跟踪胶体颗粒团的旋转运动。我们的方法利用刚体变换来确定一个集团的旋转，并以一种简单的方式扩展了传统的证明粒子跟踪技术，从而促进了在系统中的旋转动力学研究包含或组成的胶体集团。我们测试我们的方法，通过测量模拟的布朗集团的动力学性质的条件下，相关的显微镜实验。然后，我们使用的技术来跟踪和描述一个真正的胶体集群与共聚焦显微镜成像的运动。
2011-07-13 cond-mat.soft
Velocity oscillations in confined channel flows of concentrated colloidal suspensions
利用快速共聚焦显微镜，在单粒子水平上研究了玻璃微通道中浓胶体的压力驱动流动。对于通道与颗粒尺寸比$a/\bar{D} \lesssim 30$，悬浮颗粒的流速显示波动。对于更高的约束（$a/\bar{D} \simeq 20$），这些转变成规则振荡。我们提出的证据链接这些振荡与溶剂和颗粒（渗透）的相对流量和剪切增稠的约束效果。
2008-06-27 cond-mat.soft
Shear zones and wall slip in the capillary flow of concentrated colloidal suspensions
我们的图像流动的一个几乎随机的紧密包装，硬球胶体悬浮液（一个“膏”）在一个正方形毛细管使用共聚焦显微镜。流动由中心的“塞子”组成，而剪切发生在邻近通道壁的局部，使人联想到屈服应力流体行为。然而，所观察到的缩放的速度分布与流速强烈对比屈服应力流体的预测。相反，速度剖面可以捕获的应力波动理论最初开发的干颗粒介质的斜槽流。我们验证了光滑和粗糙的边界条件下的这种行为。
2007-02-27 cond-mat.soft
Stirring supercooled colloidal liquids at the particle scale
本文利用旋转的超顺磁颗粒二聚体在硬球胶体悬浮液中产生局部扰动，通过共聚焦显微镜追踪发现切向速度随距离呈指数衰减，且接近胶体玻璃化转变时特征长度尺度增大、颗粒滑移减少。
2025-05-03 cond-mat.soft
Forced motion of a probe particle near the colloidal glass transition
我们使用共聚焦显微镜来研究磁珠在稠密的胶体悬浮液中的运动，在胶体玻璃化转变体积分数$ϕ_g$附近。对于靠近$ϕ_g$的致密液体样样品，低于阈值力时，磁珠仅表现出局部笼状运动。在这个力以上，珠以波动的速度被拉动。当接近$ϕ_g$时，力和速度之间的关系变得越来越非线性。临界力和非线性曳力随体积分数变化很大，而速度脉动在转捩附近没有变化。
2004-05-19 cond-mat.soft
Relating Microstructure and Particle-level Stress in Colloidal Crystals Under Increased Confinement
晶体材料的机械性能可以在约束条件下得到显著改变。这种改变的宏观性能通常由改变的微观结构和内部应力场控制。在这里，我们使用一个平行板的几何形状，应用准静态挤压流粉碎胶体多晶，同时用共聚焦显微镜成像。共聚焦图像用于量化局部结构顺序，并结合局部结构各向异性应力评估（SALSA），确定单颗粒尺度下的应力。我们发现，在压缩过程中，结晶区打破成不同的几何包装的小域。这些领域的特点是高度本地化的压力和偏应力的相关长度的一半，在散装。此外，平均偏应力几乎加倍，表明在高度受限的样品中具有更高的脆性。
2016-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Local influence of boundary conditions on a confined supercooled colloidal liquid
我们研究受限的胶体悬浮液作为一个模型系统，它近似的行为受限的小分子玻璃形成。当被限制在平行玻璃板之间时，致密的胶体悬浮液变得更加玻璃化。我们使用共聚焦显微镜来研究受限胶体颗粒的运动。特别是，我们研究的影响颗粒粘在玻璃板上附近的自由粒子。限制似乎是主要的影响，减缓自由粒子的运动，并接近卡住的粒子导致二次减少的自由粒子的流动性。总的来说，颗粒迁移率在样品室的宽度上是相当恒定的，但是边界条件的强烈不对称性导致颗粒迁移率的轻微梯度。
2010-06-30 cond-mat.soft
Translational and rotational irreversibility in cyclically sheared colloidal suspensions
Georgetown University（乔治城大学）
本研究通过共聚焦流变仪追踪循环剪切胶体悬浮液中颗粒的三维轨迹与旋转，发现不可逆状态下的流动诱导各向异性由颗粒间摩擦和互锁机制决定，促进混合并维持旋转各向同性。
2026-10-06 cond-mat.soft
Invariance of Structure in an Aging Colloidal Glass
我们研究了浓胶体悬浮液，一个模型系统，它具有玻璃化转变。玻璃态的非平衡性质最明显地突出了老化--系统的性质对玻璃化后经过的时间的依赖。快速激光扫描共聚焦显微镜使我们能够对胶体玻璃进行成像，并在三维空间中跟踪颗粒。我们分析了静态结构的四面体包装。我们发现，虽然老化的悬浮液明显影响其动态，没有与四面体的几何量随年龄的变化。
2005-11-11 cond-mat.soft
Correlations of Structure and Dynamics in an Aging Colloidal Glass
我们研究了浓胶体悬浮液，一个模型系统，它具有玻璃化转变。处于玻璃态的样品显示老化，因为胶体颗粒的运动随着样品从初始状态老化而减慢。我们研究的静态结构和减慢动力学之间的关系，使用共聚焦显微镜跟踪的三维运动的粒子。通过考虑由相邻颗粒的四联体形成的四面体来量化该结构。我们发现，虽然样品在老化过程中明显减慢，但通过四面体量测量的静态特性没有变化。然而，观察到四面体形状和流动性之间的弱相关性，这表明该结构有利于负责样品老化的运动。
2005-12-29 cond-mat.soft
Elastic fluctuations as observed in a confocal slice
最近的共聚焦实验胶体固体激发了一个更全面的研究投影到一个二维共聚焦切片的三维波动。我们表明，投影晶体的有效理论显示了几个特殊的功能，如非标准指数的色散关系。我们提供了有效的二维弹性性能，使一个工作从切片的实验观察到三维弹性常数的解析表达式。
2012-07-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.data-an
Particle dynamics in colloidal suspensions above and below the glass-liquid re-entrance transition
我们使用共聚焦和荧光显微镜的模型玻璃系统的胶体粒子动力学的样品从一个硬球玻璃发展到有吸引力的粒子间相互作用的液体。从硬球玻璃到有吸引力的液体的转变是由短程耗尽力引起的。类液结构的发展由粒子动力学表示。我们确定粒子表现出大量的运动事件和特征的过渡使用这些运动事件的属性。当样品进入有吸引力的液体区域时，在这些运动事件期间的颗粒速度增加约一个数量级，并且颗粒更合作地移动。有趣的是，在吸引力的液相中的胶体颗粒不表现出显着更大的位移比硬球玻璃中的颗粒。
2009-02-17 cond-mat.soft
Local elastic perturbation of colloidal suspensions near the colloidal glass transition
Saint Joseph’s University（圣约瑟夫大学）；MIT Technology Review（麻省理工学院科技评论）；Emory University（埃默里大学）
本研究利用磁性探针粒子旋转扰动胶体悬浮液，通过共聚焦显微镜追踪粒子运动，测得不同体积分数下的黏弹性模量，证实连续介质描述适用于胶体样品的小尺度力学分析。
2026-08-06 cond-mat.soft
Microscopic Structural Relaxation in a Sheared Supercooled Colloidal Liquid
在大的剪切应变下致密的非晶材料的流变学还没有完全理解，部分原因是由于难以直接观察这种材料的微观细节。我们使用胶体悬浮液来模拟非晶材料，并利用快速共聚焦显微镜来研究剪切诱导的结构弛豫。我们以几种方式量化颗粒的塑性重排。每一个这些措施的可塑性揭示了空间异质动力学，与局部区域，许多粒子强烈重排这些措施。我们检查这些区域的形状，发现它们基本上是各向同性的，没有任何特定方向的对齐。此外，除了应变施加的总体偏置之外，单个粒子同样可能在任何方向上移动。
2009-12-17 cond-mat.soft
Plasticity of a colloidal polycrystal under cyclic shear
我们使用共聚焦显微镜和时间分辨光散射来研究胶体多晶体的塑性，随着样品经受数千次剪切变形循环，晶界网络的演变。晶界运动被发现是弹道的，具有表现出非平凡的幂律尾部的速度分布函数。剪切诱导动力学最初减慢，类似于玻璃材料中自发动力学的老化，但最终达到稳定状态。令人惊讶的是，初始老化状态和稳态之间的交叉时间随着探测长度尺度的增加而减少，暗示晶界动力学的分级组织。
2014-08-27 cond-mat.soft
Characterization and Optimization of Fluorescent Organosilica Colloids for 3D Confocal Microscopy Prepared Under 'Zero-Flow'
本文优化了“零流”条件下TPM胶体颗粒的合成与染色方法，实现粒径精确可控和荧光均匀标记，并提出三元溶剂体系以同时匹配折射率并独立调节密度失配，服务于三维共聚焦显微研究。
2023-04-14 cond-mat.soft
An iterative algorithm to improve colloidal particle locating
胶体共焦显微术与数字图像处理技术相结合，已成为软物质物理和材料科学研究的有力工具。总之，这些技术能够同时定位和跟踪超过50万个单独的胶体颗粒。然而，尽管定位算法的改进提高了位置精度，但在不错误地识别同一颗粒超过一次的情况下定位密集堆积的三维胶体中的所有颗粒仍然具有挑战性。我们提出了一个简单的，迭代算法，减轻了“错过的粒子”和“重复计数”的问题，同时降低了对输入参数的具体选择的敏感性。它也适用于分析具有空间变化亮度的图像，其中单个输入参数集不适用于所有粒子。该算法易于实现，并与现有的粒子定位软件兼容。
2016-05-07 cond-mat.soft
Pair Interaction Potentials of Colloids by Extrapolation of Confocal Microscopy Measurements of Collective Structure
提出了一种通过外推测量无限稀释的集体结构来测量胶体粒子间的对相互作用势的方法，并对该方法进行了模拟和实验研究。该方法特别适用于胶体具有荧光性且折射率与溶剂匹配的体系。该方法涉及表征潜在的平均力之间的胶体颗粒悬浮液中的径向分布函数的测量，使用3D直接可视化。将平均力的势外推到无限稀释，以得到对相互作用势$U(r)$的估计。我们使用蒙特卡罗（MC）模拟测试和建立我们的方法，以及探索多分散性的准确性的影响。我们使用聚-12-羟基硬脂酸稳定的聚（甲基丙烯酸甲酯）（PHSA-PMMA）颗粒分散在溶剂邻苯二甲酸二辛酯（DOP）的测试方法，并评估其准确性为三个不同的排斥系统的范围已被操纵通过添加电解质。
2010-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Bound Pairs: Direct Evidence for Long-range Attraction between Like-Charged Colloids
我们报告的观察稳定的绑定对非常稀的去离子水悬浮液中的高电荷的聚苯乙烯胶体颗粒，与单价抗衡离子，使用共聚焦激光扫描显微镜。通过分析几千个时间序列的共焦图像记录深内部的散装悬浮液，我们发现，测量的对电位，U（r）具有长程吸引力的分量，阱深度大于热能。这些观测结果为同电荷胶体粒子U（r）的长程吸引的存在提供了直接而明确的证据。
2007-11-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamic self-assembly of charged colloidal strings and walls in simple fluid flows
胶体粒子在流体流动中可以自组装成各种有序结构，在生物医学、材料合成和密码学等领域具有潜在的应用。这些动态过程也是探索非平衡条件下自组装一般原理的基本兴趣。在这里，我们报告了一个简单的微流体实验，带电胶体粒子自组装成流动对齐的一维字符串与规则的颗粒间距附近的固体边界。利用高速共聚焦显微镜，我们系统地研究了流速，静电和粒子多分散性对观察到的弦结构的影响。通过研究稳定的流动驱动的粒子对的详细动力学，我们定量表征粒子间的相互作用。在此基础上，我们构建了一个简单的模型来解释这一有趣的非平衡自组装过程。我们的研究表明，胶体弦产生于吸引力之间的流体动力学耦合和排斥粒子之间的静电相互作用的微妙平衡。最后，我们证明，与横向电场的协助下，一个类似的机制也导致了二维胶体壁的形成。
2017-01-29 cond-mat.soft
Direct visualization of aging in colloidal glasses
我们使用共聚焦显微镜直接观察老化胶体玻璃的动态。我们准备了一个高密度的胶体悬浮液，一个简单的模型系统，与其他玻璃共享许多属性，并通过搅拌样品开始实验。我们在搅拌后跟踪了数千个胶体颗粒的运动，观察到它们的运动随着样品的老化而明显减慢。老龄化具有时空异质性。此外，虽然特征弛豫时间尺度随着样品年龄的增长而增长，但在所有时间尺度上都继续发生非平凡的粒子运动。
2002-09-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Colloidal glass transition observed in confinement
我们研究了一个胶体悬浮体之间的两个准平行的墙壁作为一个模型系统的玻璃化转变限制的几何形状。悬浮液是两种粒度的混合物，以防止壁诱导结晶。我们使用共聚焦显微镜直接观察胶体颗粒的运动。这种运动在限制中较慢，因此在无限制几何形状的液体样品中产生玻璃态行为。对于更高的体积分数的样品（接近玻璃化转变），约束效应的发生在较大的长度尺度。
2007-05-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The use of colloidal supported lipid bilayers (CSLBs) has recently been extended to create colloidal joints, that - in analogy to their macroscopic counterparts - can flexibly connect colloidal particles. These novel elements enable the assembly of structures with internal degrees of flexibility, but rely on previously unappreciated properties: the simultaneous fluidity of the bilayer, lateral mobility of inserted (linker) molecules and colloidal stability. Here we characterize every step in the manufacturing of CSLBs in view of these requirements using confocal microscopy and fluorescence rec…
2018-07-19 cond-mat.soft
Far-from-equilibrium Sheared Colloidal Liquids: Disentangling Relaxation, Advection, and Shear-induced Diffusion
使用高速共聚焦显微镜，我们测量的大振幅振荡剪切下的胶体悬浮液中的颗粒位置。使用粒子的位置，我们量化的原位各向异性的对-关联函数-布朗应力的措施。从这些数据中，我们发现两种不同类型的响应系统从平衡跨越到远离平衡态。第一种是由剪切诱导的平流引起的非线性振幅饱和，而第二种是由于悬浮液松弛和剪切速率之间的竞争引起的线性频率饱和。尽管其不同的基本机制，我们表明，所有的数据可以缩放到一个主曲线，跨越平衡和远离平衡制度，连接小振幅振荡连续剪切。这一观察结果说明了Cox-Merz规则的胶体类似物及其微观基础。布朗动力学模拟表明，粒子间的相互作用足以产生实验观察到的饱和度。
2013-12-28 cond-mat.soft
In Search of Colloidal Hard Spheres
我们最近回顾了硬球胶体体积分数$ϕ$的实验测定，并得出结论，$ϕ$的绝对值不太可能优于$\pm 3$-6%。在这里，在第二部分的审查，我们调查的影响，由于在粒子间的潜力，这需要使用的{ \em有效}体积分数的柔软性。我们回顾目前的实验系统，并得出结论，最接近硬球的一个仍然是聚甲基丙烯酸甲酯领域的空间稳定的聚羟基硬脂酸“头发”。对于这些颗粒，它们的有效硬球直径比芯直径大约1-10%，这取决于颗粒尺寸。我们认为，对于较大的胶体适合共聚焦显微镜，静电荷的影响不能被忽略，因此，映射到硬球必须谨慎对待。
2012-05-30 cond-mat.soft
Shear history plays an important role in determining the linear and nonlinear rheological response of colloidal gels and can be used for tuning their structure and flow properties. Increasing colloidal particle aspect ratio lowers the critical volume fraction for gelation due to an increase of the particle excluded volume. Using a combination of rheology and confocal microscopy we investigate the effect of steady and oscillatory pre-shear history on the structure and rheology of colloidal gels formed by silica spheres and rods of length L and diameter D (L/D = 10) dispersed in 11 M CsCl soluti…
2022-07-11 cond-mat.soft
Aging near rough and smooth boundaries in colloidal glasses
我们使用共聚焦显微镜研究了粗糙和光滑边界附近的双分散胶体玻璃的老化。在光滑边界附近，颗粒形成层，并且与块体相比，边界附近的颗粒运动显著地更慢。在粗糙边界附近，各层几乎消失，粒子的运动几乎与体相一致。边界附近的动力学梯度被证明是两种类型的boundary.Our观察的结构梯度的函数，壁诱导层结构强烈影响老化。
2017-10-27 cond-mat.soft physics.chem-ph
Experimental verification of democratic particle motions by direct imaging of glassy colloidal systems
我们分析数据从共聚焦显微镜实验的胶体悬浮液，以验证预测的快速零星事件负责在玻璃样品中的结构松弛。数千个胶体粒子的轨迹进行了分析，确认存在的快速零星事件负责的样品的显着区域的结构松弛，并补充以前的动态异质性的观察。相对紧凑的流动性集群的出现允许动力学在其势能面内的局部限制的大周期之间过渡，这与亚当、吉布斯和戈尔茨坦很久以前设想的画面非常一致。
2011-03-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
Subdiffusion and the cage effect studied near the colloidal glass transition
玻璃形成材料的动力学在接近玻璃化转变时大大减慢，并且分子运动受到抑制。我们使用共聚焦显微镜来研究胶体玻璃化转变附近的胶体颗粒的运动。随着稠密胶体悬浮液中浓度的增加，颗粒被限制在由其邻居形成的瞬时笼中。这防止了它们在整个样品中自由扩散。我们通过测量粒子位移的时间相关性来量化这些笼子的性质。局部笼的性质与均方位移的次扩散上升有关：在很宽的时间尺度范围内，均方位移在时间上的增长速度低于线性增长。
2001-11-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Slow dynamics in cylindrically confined colloidal suspensions
我们研究了限制在玻璃微毛细管内的双分散胶体悬浮液，以模拟受限圆柱几何形状中的玻璃化转变。我们使用高速三维共聚焦显微镜观察颗粒运动的体积分数和管半径的范围很广。保持体积分数不变，我们发现颗粒在较薄的管中移动较慢。管壁诱导颗粒迁移率的梯度：颗粒在管壁附近移动得相当慢。这表明，约束引起的玻璃化可能是由于界面效应。
2012-09-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Demixing, remixing and cellular networks in binary liquids containing colloidal particles
我们提出了一个共焦显微镜研究的分层和再混合的二元液体中含有胶体颗粒。首先，颗粒稳定的乳液已被制造的成核和增长的液滴冷却时，从单一的流体相。我们发现，它们的稳定性主要来自于界面颗粒，在连续相中的多余的胶体可能提供额外的稳定性。在加热这些乳液时，我们观察到胶体的多面体蜂窝网络的形成，就在系统重新混合之前。给定合适的液-液组合物，初始乳液由于乳状液分层而穿过二元-液体对称线。因此，在加热时，液滴不会收缩，并且它们保持紧密堆积。随后的网络形成依赖于拉普拉斯压力和由于乳化/再混合引起的压力之间的微妙平衡。由于细胞壁中高浓度的胶体抑制了膜变薄和破裂，因此网络可以稳定超过30分钟。这为它们在先进材料制造中的应用开辟了一条途径。
2011-03-11 cond-mat.soft
Local structure and dynamics in colloidal fluids and gels
软物质系统中的凝胶是物质的一种重要的非遍历状态。我们研究了一种胶体-聚合物混合物，它通过增加聚合物浓度而淬灭，从流体到凝胶。使用共聚焦显微镜，我们研究静态结构和动态的三维（3D）。动态逮捕的凝胶和遍历流体组成的孤立的颗粒之间，我们发现一个中间的“簇流体”的状态，其中的“债券”之间的胶体粒子有一个有限的寿命。局部动力学让人想起流体，而局部结构几乎与凝胶相同。在单粒子水平上同时进行实时局部结构分析和3D粒子跟踪产生了以下有趣的信息。团簇中的颗粒以高度相关的方式移动，但同时表现出显着的动力学不均匀性，反映了自由表面附近的流动性增强。更深的猝灭最终导致凝胶状态，其中“键”寿命超过实验的寿命，尽管局部结构与“团簇流体”几乎相同。
2009-04-17 cond-mat.soft
Measuring Colloidal Forces from Particle Position Deviations inside an Optical Trap
我们测量之间的相互作用力对带电的PMMA胶体粒子悬浮在一个相对低极性的介质（5 $\lesssim ε\lesssim$ 8）直接从两个分时光阱内的粒子位置的偏差。粒子被限制在光学点陷阱;一个被固定在一个固定的陷阱，另一个粒子被带到更接近的小步骤，同时使用共聚焦显微镜跟踪粒子的位置。从所观察到的粒子的位置内的陷阱，我们计算粒子间的力量使用整体平均粒子位移力的关系。力的测量确认通过独立的测量的不同参数，使用电泳和液-固相变的标度律。当通过将样品暴露于UV光来增加盐浓度时，力测量与经典的DLVO理论（假设恒定的表面电势）一致。另一方面，当添加四丁基氯化铵（TBAC）来改变盐浓度时，表面电荷调节似乎起着重要作用。
2011-02-18 cond-mat.soft
Three-dimensional imaging of colloidal glasses under steady shear
使用快速共聚焦显微镜，我们图像的三维动力学的颗粒在一个产生的硬球胶体玻璃下稳定剪切。在均匀剪切区域观察到的结构弛豫几乎是各向同性的，但与静态亚稳胶体流体的结构弛豫明显不同。逆弛豫时间$τ_α^{-1}$和扩散常数$D$，作为{ \it局部}剪切速率$\dotγ$的函数，在$\dotγ$中，在超过二十年的时间内显示出与$τ_α^{-1} \propto D \propto \dotγ^{0.8}$的显著剪切稀化。相反，系统的{ \it global}流变性显示Herschel-Bulkley行为。我们讨论了大规模剪切本地化和其他机制在产生这种差异的可能作用。
2007-07-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
We report experimental and computational observations of dynamic contact networks for colloidal suspensions undergoing shear thickening. The dense suspensions are comprised of sterically stabilized poly(methyl methacrylate) hard sphere colloids that are spherically symmetric and have varied surface roughness. Confocal rheometry and dissipative particle dynamics simulations show that the shear thickening strength scales exponentially with the scaled deficit contact number and the scaled jamming distance. Rough colloids, which experience additional tangential and rolling constraints, require an …
2021-06-03 cond-mat.soft
Properties of cage rearrangements observed near the colloidal glass transition
我们使用共聚焦显微镜来研究浓缩胶体系统中粒子的运动。在玻璃化转变附近，扩散运动被抑制，因为颗粒花费时间被困在由相邻颗粒形成的瞬态“笼”中。我们测量笼的大小和寿命，分别收缩和增长的玻璃化转变的方法。笼重排在局部浓度较低和无序程度较高的区域更为普遍。相邻的重排粒子通常在平行方向上移动，尽管非平凡部分在反平行方向上移动，通常来自初始间隔分别对应于对关联函数$g(r)$的局部最大值和最小值的粒子对。
2002-02-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Short and long range correlated motion observed in colloidal glasses and liquids
我们使用共聚焦显微镜来检查致密胶体悬浮液中单个颗粒的运动。在接近玻璃化转变时，粒子运动在空间上是强烈相关的。相关性随颗粒分离呈指数衰减，产生O（2-3 sigma）的动态长度尺度（就颗粒直径sigma而言）。当接近玻璃化转变时，这个长度尺度适度地增长。此外，相关运动表现出对成对关联函数g（r）的强空间依赖性。玻璃样品内的运动是弱相关的，但这种相关性具有更大的空间尺度。
2006-10-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Experimental study of random close packed colloidal particles
球形颗粒的集合可以紧密地堆积在一起成为称为“随机紧密堆积”（RCP）的无定形堆积。这种结构作为简单液体和玻璃中分子排列以及沙堆中颗粒排列的模型很有意义。我们使用共聚焦显微镜来研究实验实现的RCP状态中的胶体颗粒的排列。我们对包含超过450，000个颗粒的大体积进行成像，每个颗粒位置的分辨率优于0.02颗粒直径。虽然颗粒的排列满足随机的多个标准，但我们也观察到一小部分（小于3%）的微小微晶（4个颗粒或更少）。这些区域堆积得稍好，因此与局部较高的密度相关。我们的样品在长尺度下的结构因子是非零的，$S(0) \approx 0.049$，这表明在我们的样品中存在长波长的密度波动，这可能是由于微小的微晶。我们的研究结果表明，实验上可实现的RCP系统可能不同于模拟RCP系统，特别是，这些长波长的密度波动的存在。
2010-06-09 cond-mat.soft
Decoupling of rotation and translation at the colloidal glass transition
该研究通过共聚焦显微镜和布朗模拟，发现胶体玻璃化转变中平移动力学显著减慢而旋转动力学几乎不变，揭示了两者的解耦现象。
2024-01-03 cond-mat.soft
Influence of Confinement on Dynamical Heterogeneities in Dense Colloidal Samples
我们研究了一个封闭在两块准平行玻璃板之间的稠密胶体悬浮体，作为封闭几何中过冷液体的模型系统。利用激光扫描共聚焦显微镜直接观察到胶体颗粒的三维布朗运动。颗粒沿着壁形成致密层，但由于我们使用两种颗粒尺寸的混合物，因此避免了结晶。一个正常的液体样样品，当被限制时，表现出较慢的扩散运动。粒子重排是空间异质性的，重排区域的形状强烈地受分层的影响。这些重新排列的区域在限制后变得更加平坦。壁诱导层和空间非均匀动力学的变化特征似乎与限制诱导玻璃化密切相关。
2012-01-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
From Equilibrium to Steady State: The Transient Dynamics of Colloidal Liquids under Shear
我们调查的应力和颗粒运动过程中启动的流动在胶体分散体接近逮捕成玻璃态。结合分子动力学模拟、模式耦合理论和共聚焦显微镜实验，研究了瞬态动力学中广泛观察到的应力过冲和超扩散运动的起源。建立了宏观流变应力应变曲线与微观颗粒运动之间的联系。负相关的瞬态自关联函数的潜在的应力被发现负责这两种现象，甚至出现均匀流和几乎高斯粒子位移。
2008-07-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Controlled creation of point defects in 3D colloidal crystals
本研究通过热响应微凝胶在三维胶体晶体中的收缩与重新溶胀，实现了孤立点缺陷的原位可控生成，并利用共聚焦显微镜验证了缺陷形成及局部晶格畸变，为点缺陷的扩散与相互作用机制提供了新见解。
2024-03-01 cond-mat.soft
Dynamics and structure of an aging binary colloidal glass
我们研究了由液体中的微米级颗粒组成的胶体悬浮液中的老化。通过增加颗粒浓度使该系统变成玻璃状。我们观察样品组成的两种尺寸的颗粒，与1：2.1的尺寸比和体积分数比1：6，使用快速激光扫描共聚焦显微镜。这种技术可以在胶体玻璃深处产生实时的三维电影。具体而言，我们将研究颗粒的大小、运动和结构组织与玻璃的整体老化之间的关系。粒子在空间异质的合作群体中运动。这些移动区域往往更富含小颗粒，这些小颗粒促进了附近两种尺寸颗粒的运动。
2008-08-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
A novel particle tracking method with individual particle size measurement and its application to ordering in glassy hard sphere colloids
粒子跟踪是共聚焦显微镜观察胶体悬浮液、乳状液和颗粒物质的关键。传统的跟踪方法已经不能提供关于单个颗粒的尺寸的准确信息。在这里，我们提出了一种新的方法来本地化的任意相对大小的球形颗粒从2D或3D（共焦）图像无论是在稀释或拥挤的环境。此外，这种方法使我们能够可靠地估计每个颗粒的大小。我们用这种方法来分析局部键取向有序的过冷多分散胶体悬浮液以及由基板诱导的非均匀结晶。对于前者，我们揭示了非平凡的耦合晶体状键的取向顺序和本地二十面体的顺序与颗粒尺寸的空间分布：晶体状的顺序往往形成在非常小的颗粒被耗尽的区域和较小的尺寸的中心颗粒稳定二十面体的顺序。对于后者，另一方面，我们发现，非常小的颗粒从晶体中排出，并积累在晶体的生长前沿。我们强调，传统的追踪方法无法获得此类信息。
2013-01-30 cond-mat.soft
Microstructure of polydisperse colloidal gels
University of California at Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Emory University（埃默里大学）
研究通过共聚焦显微镜观察多分散胶体凝胶的微结构，发现颗粒尺寸分布影响凝胶的刚性和稳定性，较大颗粒在四面体结构中占比高，表明其在提供结构刚性方面的作用。
2025-12-18 cond-mat.soft
Measuring every particle's size from three-dimensional imaging experiments
实验学家经常研究名义上是单分散的胶体悬浮液。实际上，这些样品具有4- 10%的多分散性。在单个颗粒的水平上，这种多分散性的结果是未知的，因为难以从显微镜测量单个颗粒尺寸。我们提出了一个通用的方法来估计单个粒子半径内的一个中等浓度的胶体悬浮液共聚焦显微镜观察。我们确认我们的方法的有效性，通过数值模拟的四个主要系统：随机紧密堆积，胶体凝胶，名义上单分散致密样品，名义上二元致密样品。然后，我们将我们的方法应用于实验数据，并证明了这种方法的实用性与四个案例研究的结果。在第一，我们证明，我们可以恢复完整的粒度分布{ \it原位}。在第二，我们表明，占粒度导致更准确的结构信息在一个随机紧密堆积的样品。在第三，我们表明，晶体成核发生在局部单分散区域。在第四，我们表明，在一个致密的样品中的颗粒流动性与当地的体积分数。
2012-04-12 cond-mat.soft
Insight in the structure of nanoparticle assemblies up to a single particle level is key to understand the collective properties of these assemblies, which critically depend on the individual particle positions and orientations. However, the characterization of large, micron sized assemblies containing small, 10-500 nanometer, sized colloids is highly challenging and cannot easily be done with the conventional light, electron or X-ray microscopy techniques. Here, we demonstrate that focused ion beam-scanning electron microscopy (FIB-SEM) tomography in combination with image processing enables …
2019-03-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Non-equilibrium sedimentation of colloids on the particle scale
我们采用激光扫描共聚焦显微镜、动态密度泛函理论和布朗动力学计算机模拟研究了水平毛细管中硬球状胶体分散体的沉降过程。对于均匀化的初始状态，我们得到定量的一致性的结果从各自的方法的时间演化的单体密度分布和渗透压的墙壁上。我们证明，单粒子的信息可以在实验中获得的系统初始化进一步的平衡，使复杂的横向图案的形式。
2007-03-30 cond-mat.soft
Nonlinear rheological properties of dense colloidal dispersions close to a glass transition under steady shear
用第一性原理方法研究了稠密胶体悬浮体在稳态剪切下的非线性流变特性。从给定剪切流中相互作用的布朗粒子的Smoluchowski方程出发，导出了形式上精确地包含瞬态动力学的广义Green-Kubo关系，并利用模耦合近似封闭了方程。胶体流体的剪切变稀和胶体玻璃的动态屈服产生于由于粒子相互作用而导致的结构弛豫的减慢和由密度波动的剪切平流引起的波动的增强的去相关之间的竞争。通过瞬态方法的集成考虑到了动态竞争，平移不变性进入波矢量平流的概念，和模式耦合近似能够定量地探索剪切引起的抑制粒子笼和由此产生的加速结构松弛。扩展的比较与剪切应力数据的线性响应和非线性政权中测得的模型热敏核壳胶乳进行了讨论。此外，还对共焦显微镜和计算机模拟中观察到的剪切作用下的单粒子运动进行了回顾和理论分析。
2008-10-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Experimental Realization of the Green-Kubo Relation in Colloidal Suspensions Enabled by Image-based Stress Measurements
通过结合共聚焦显微镜和局部结构各向异性应力评估（SALSA），我们直接测量三维静态胶体液体中的应力。我们的非侵入性和非微扰的方法使我们能够测量力$\lesssim$ 50 fN与一个小的和可调的探测体积，使我们能够解决由粒子热运动产生的应力波动。我们使用Green-Kubo关系将这些测得的应力波动与不同体积分数下的体布朗粘度联系起来，并与模拟和常规流变测量进行比较。我们证明，绿色久保分析给出了很好的协议与这些先前的结果。这一协议提供了一个强有力的证明，几乎硬球悬浮液中的格林-久保关系的适用性，并打开了大门，调查当地的流动性质在许多知之甚少的远离平衡系统，包括悬浮液是玻璃状的，强烈剪切，或高度限制。
2017-04-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
There is now convincing evidence that inter-particle frictional contacts are essential for observing shear-thickening in concentrated suspensions of compact particles. While this has inspired many strategies to tailor the rheology in these systems, in the more general case, viz-a-viz suspensions of anisotropic particles, the mechanism of shear-thickening remains unclear. Here through simultaneous measurements of the bulk viscosity and the first Normal stress difference, we show that strong shear thickening in suspensions of colloidal rods is accompanied by large positive normal stresses, indic…
2019-06-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
