Elastic response of colloidal smectics: insights from microscopic theory
本文基于体积排斥模型提出硬棒近晶相的通用状态方程，并研究其层压缩与弯曲弹性，通过引入骨架柔性实现了与丝状病毒棒实验的定量吻合，揭示胶体近晶相层压缩显著更软而弯曲代价相当。
2023-04-26 cond-mat.soft
Curvature directed anchoring and defect structure of colloidal smectic liquid crystals in confinement
本研究通过实验与模拟探究椭圆阱中胶体近晶的边界曲率如何控制锚定转变及向错与位错缺陷结构，揭示几何约束调控液晶缺陷的普适原理。
2023-11-30 cond-mat.soft
Self-diffusion of rod-like viruses in the nematic phase
我们测量了胶体杆状病毒{ \it fd}在各向同性相和双相的自扩散。低体积分数的病毒用荧光染料标记并溶解在未标记的棒的背景中。使用荧光显微镜观察单个杆的轨迹，从中提取扩散常数。测量平行于（$D_{\parallel}$）和垂直于（$D_{\perp}$）指向矢的扩散。比值（$D_{\parallel}/D_{\perp}$）随病毒浓度增加而单调增加。当与各向同性相中的扩散（$D_{iso}$）相比时，穿过各向同性-均相边界导致$D_{\parallel}$的增加和$D_{\perp}$的减少。
2005-06-07 cond-mat.soft
Phase behavior of rod-like virus and polymer mixture
我们已经准备了一系列同源的丝状病毒不同的轮廓长度使用分子克隆技术。这些病毒是单分散的，足以形成稳定的近晶相。研究了两个系统。第一个系统由病毒组成，聚合物共价连接到病毒表面。通过对各向同性-双折射相变的研究，我们证明了共价连接的聚合物改变了病毒的有效直径。此外，我们还生产了病毒的混合物，其有效直径的比例变化了五倍。第二个系统由杆状病毒和非吸收性聚合物的混合物组成。利用这个系统，我们研究了各向同性-近晶相变的动力学，并描述了一些意想不到的复杂性的新的亚稳结构的观察。
2000-10-18 cond-mat.soft
Self-organisation of semi-flexible rod-like particles
我们报告一个全面的计算机模拟研究的液晶相行为的纯粹排斥，半柔性棒状粒子。对于四个纵横比，我们认为，颗粒形成五个不同的阶段，这取决于他们的包装分数和弯曲的灵活性：各向同性，双晶，近晶A，近晶B和晶体相。在增加颗粒弯曲柔性时，各种相变向更大的填充分数移动。增加纵横比会达到相反的效果。我们发现两种不同的方式如何在近晶A相的颗粒的层间距可能会响应于浓度的增加。层间距可以根据纵横比和柔性而减小或增大。对于近晶B相和结晶相，增加浓度总是减小层间距。我们发现，层间距跳跃到一个更大的值从近晶A过渡到近晶B相。
2017-08-14 cond-mat.soft
Flow behavior of colloidal rod-like viruses in the nematic phase
研究了棒状{ \it fd}病毒胶体悬浮液在稳态和瞬态剪切流作用下的行为。这些杆的单分散性与相对较小的纹理贡献的整体应力相结合，使这是一个合适的模型系统，以调查非平衡相图上的流动的影响。瞬态流变实验被用来确定临界剪切速率时，导演翻滚，摇摆和流动对齐发生。本模型系统使我们能够研究棒浓度对这些转变的影响。结果与Doi-Edwards-Hess模型定量一致。此外，我们观察到，有一个强有力的连接之间的动态转换和结构的形成，这是没有纳入理论。
2005-06-07 cond-mat.soft
Entropy-induced smectic phases in rod-coil copolymers
我们提出了一个自洽的场论（SCFT）的半柔性（蠕虫状）二嵌段共聚物，每个由一个刚性和一个灵活的部分。聚合物的链段在其他方面是相同的，特别是关于它们的相互作用，其被认为是Onsager排除体积类型。该理论是在一个一般的三维形式，以及在一个简单的一维版本。使用后者，我们证明了该理论预测的局部双层近晶-A相在这个系统中的形成，所示的局部密度和取向分布函数的配置文件。系统的相图，其中包括各向同性和双相，得到的平均密度和刚性棒的每个分子的分数。向列相-近晶相转变为二级反应。由于近晶相仅由刚性的差异引起，近晶有序的发生被证明是一种熵效应，因此不必依赖于不同链段之间的额外的Flory-Huggins型排斥相互作用。这些研究结果进行了比较与其他最近的SCFT研究类似的共聚物模型和计算机模拟的几个分子模型。
2002-05-27 cond-mat.soft
Kinetic pathways of the Nematic-Isotropic phase transition as studied by confocal microscopy on rod-like viruses
我们研究了杆状病毒（fd）和聚合物（葡聚糖）的混合物的相分离动力学，该混合物有效地构成了一个吸引杆系统。该分散体从流动诱导的完全无规状态淬灭到无规和各向同性相共存的区域中。我们的实验证据表明，动力学途径取决于整体浓度。当淬灭在高浓度下进行时，系统是亚稳态的，并且我们观察到典型的成核和生长。对于低浓度的猝灭，体系是不稳定的，并且体系经历失稳分解。在中等浓度下，我们看到两个分层过程之间的过渡，在那里我们定位的spinodal点。
2005-10-07 cond-mat.soft
Supersaturated dispersions of rod-like viruses with added attraction
本文研究了棒状{ \it fd}病毒分散体系中各向同性-向列相（I-N）和向列相-各向同性（N-I）的相变动力学。浓度猝灭应用于结合偏振显微镜，双折射和浊度测量的压力跳跃。完整的双相区可以访问，导致在建设的第一个实验模拟的分叉图。具有不同浓度的耗尽剂（葡聚糖）的棒的分散体的N-I旋节点从取向猝灭获得，使用剪切流的停止结合小角度光散射。我们发现N-I旋节点的位置与引力无关，这一点得到了理论计算的证实。令人惊讶的是，实验表明，绝对诱导时间，临界核和生长速率也是不敏感的吸引力，当浓度缩放到相边界的距离。
2009-08-05 cond-mat.soft
Compositional and orientational ordering in rod-coil diblock copolymer melts
本文研究了单分散棒-盘嵌段共聚物熔体的相行为。我们推导出一个朗道自由能泛函的组成和一个有序序参量。棒块之间排除的体积相互作用由有吸引力的Maier-Saupe相互作用建模。棒和线圈块之间的不相容性是由通常的Flory-Huggins相互作用建模。对于一个大的体积分数的棒，从各向同性的过渡到近晶C观察到降低温度时，而对于小的棒体积分数，球形，六边形，和层状结构占上风。在近晶C相中，杆相对于片层法线的取向角从接近于近晶/近晶-C相边界的35度至40度迅速增加至45度至55度之间的值。
2002-04-02 cond-mat.soft
Dynamical Heterogeneities and Cooperative Motion in Smectic Liquid Crystals
使用模拟的硬棒在近晶-A状态，我们发现非高斯扩散和非均匀动力学由于平衡周期近晶密度分布，从而产生永久的障碍层到层的扩散。这种弛豫行为与非平衡过冷液体的弛豫行为惊人地相似，尽管在那里颗粒被捕获在瞬态（而不是永久）笼中。有趣的是，我们还发现了高达10层间棒串集群表现出动态协同在这个平衡态。
2009-06-17 cond-mat.soft
Smectic ordering in athermal systems of rod-like triblock copolymers
用第二维里密度泛函理论研究了平行刚性三嵌段共聚物体系的相行为。三嵌段颗粒由两个相同的无限薄的有限长度的硬杆的相对两端的一个中心硬柱与非零的长度和直径。稳定性分析和自由能计算表明，平行粒子体系不仅可以形成均匀的近晶A相和近晶C相，而且还可以形成均匀的近晶C相。倾斜结构的稳定性和结构仅由中心圆柱段的直径和长度控制。有趣的是，直径的影响，只有层倾斜和周期性，但不是堆积分数的近晶-C的过渡。对于所有的圆柱体长度的值，通常的近晶-A和近晶-C过渡相互竞争，没有观察到向列相柱过渡。在低和高的圆柱体长度的近晶-A相是稳定的第一，而近晶C是最稳定的中间长度值。
2007-10-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nonequilibrium steady states in a vibrated-rod monolayer: tetratic, nematic and smectic correlations
本文实验研究了水平单层宏观棒的非平衡相行为。杆的二维运动由垂直方向的振动驱动。除了通常在分子液晶系统中探索的填充分数和纵横比的控制变量之外，由于颗粒的宏观尺寸，我们还能够研究颗粒的精确形状对该驱动系统的稳态的影响。我们发现，形状起着重要的作用，在确定的性质的取向有序在高包装分数。圆柱形颗粒在一定的纵横比范围内显示出基本上的四次相关性，其中Bates等人（JCP 112，10034（2000））先前已经显示出球形圆柱体经历各向同性相和双相之间的转变。在端部较薄的颗粒（滚动销或球）在相同的纵横比范围内显示出无序排序，在大纵横比下具有良好的无序相，在小纵横比下具有大规模涡旋运动的缺陷缠身的无序状态。最后，长粒的印度香米，其几何形状介于上述两种形状之间，显示出具有近晶有序的强烈迹象的相。
2005-10-12 cond-mat.soft
Complex Smectic Phases in Polymer Grafted Shape-Uniform Cellulose Nano-Crystals
通过分子动力学模拟研究短链接枝对纤维素纳米晶体液晶有序性的影响，发现不同接枝密度可调控向列相及多种近晶相的出现与消失，揭示了现有模型未涵盖的新液晶相行为。
2024-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Directing liquid crystalline self-organization of rod-like particles through tunable attractive single tips
棒状胶体颗粒的分散体表现出过多的液晶态，包括近晶相、近晶A相、近晶B相和柱状相。这种相行为可以通过假定颗粒之间的硬核体积排斥占主导地位来解释。我们在这里展示了如何通过在粒子的一端之间引入弱的和高度局部化的定向吸引相互作用来控制棒状胶体的自组织。这已经通过将丝状病毒的尖端功能化来进行，所述功能化通过将荧光染料区域选择性地接枝到丝状病毒的尖端上来进行，从而产生疏水补丁，其吸引力可以通过改变结合的染料分子的数量来调节。我们表明，在协议与我们的计算机模拟，增加单尖吸引力稳定的近晶相在牺牲的液晶相，使所有其他液晶相不变。对于一个足够强的尖端吸引力，可以完全抑制的α状态，得到一个直接的各向同性的液体到近晶相变。我们的研究结果为低密度下形成的功能结构的合理设计提供了见解。
2019-03-29 cond-mat.soft
Induced Anticlinic Ordering and Nanophase Segregation of Bow-Shaped Molecules in a Smectic Solvent
最近的实验表明，掺杂低浓度的α-核分子到棒状近晶溶剂中可以诱导出背斜和双轴近晶相。我们已经进行了Monte Carlo（MC）模拟混合物的棒状分子（硬spherocylinders与长度/宽度比$L_{\rm rod}/D = 5$）和弓或香蕉形分子（硬spherocylinders二聚体与长度/宽度比$L_{ban}/D = 5$或2.5和开角$ψ$），以探测分子尺度组织和相行为的棒/香蕉混合物。我们发现，低浓度（3%）的$L_{ban}/D = 5$二聚体诱导的非倾斜近晶（SmA）相$100^\circ \le ψ< 150^\circ$的背斜（SmC $_A$）订购。对于较小的$ψ$，每个弓形分子的一半在近晶层之间是纳米相分离的，并且近晶层是不倾斜的。对于$L_{ban}/D = 2.5$，不诱导倾斜相位。然而，随着$ψ$的减少，我们观察到从{ \sl intralamellar}纳米相分离（近晶层内分离的弓形分子）到{ \sl interlamellar}纳米相分离（近晶层之间集中的弓形分子）的急剧转变，靠近$ψ= 130^\circ$。这些结果表明，纯粹的熵效应可以导致棒/香蕉混合物中令人惊讶的复杂行为。
2001-07-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Depletion effects in smectic phases of hard rod--hard sphere mixtures
众所周知，当硬球被添加到纯硬棒系统中时，近晶相的稳定性可以大大增强，并且这种效果可以根据耗尽力来合理化。在本文中，我们首先研究取向顺序对这个特殊的二元系统中的耗尽力的影响，比较我们的结果与那些采用通常的近似考虑杆平行和他们的取向冻结。我们认为混合物杆不同的纵横比和不同直径的球体，我们对待他们的Onsager理论。我们的研究结果表明，耗尽效应，因此近晶稳定性，显着降低作为结果的取向无序在近晶相时，与相应的数据相比，基于冻结-取向近似。这些结果进行了讨论的$τ$参数，这已被提出作为一个方便的措施耗尽强度。我们目前封闭的表达式$τ$，并表明，它是密切相关的耗尽电位。然后，我们分析了颗粒几何形状的影响，通过比较结果有关的系统的平行杆的不同形状（spherocylinders，圆柱体和平行六面体）。最后，我们提供的结果的基础上的Zwanzig近似的基本-措施密度泛函理论适用于混合物的平行六面体和立方体的不同大小。在这种情况下，我们表明，$τ$参数表现出线性渐近行为的限制，大值的硬杆纵横比，符合Onsager理论，以及在限制的大值的比杆宽度立方体边长，$d$，相反，Onsager近似，预测$τ\sim d^3$。
2007-04-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Theory of self-assembled smectic-A "crenellated disks"
在手性fd病毒和聚合物耗尽剂的水溶液中自组装的Smectic-A单分子膜已被证明具有多种结构，包括大的扁平盘和扭曲的带。病毒颗粒在结构边缘附近扭曲，方向由病毒的手性决定。当fd病毒和它们相反手性的突变体以几乎等量混合在一起时，会出现称为“锯齿盘”的不寻常结构。这些圆盘整体上是非手性的，但边缘的扭曲在左右手性之间交替。为了最小化两个相反扭曲区域相遇的失配，“锯齿状”结构表现出从单层平面升起的尖点。我们使用的现象学的弹性理论，以前适用于扁平的磁盘和扭曲的带状物分析的分析模型，提出了描述的“锯齿状”结构。当与平面，圆盘相比，我们发现，该模型“锯齿盘”是稳定的或至少亚稳定的高斯曲率模量和边缘能量模量跨越的相图的一个广泛的区域中，与一个大的能量势垒分离的两个结构。的导演模式和几何参数的“锯齿盘”被发现是在定性与实验观察。
2013-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
From Lyotropic to Thermotropic Behavior: Solvent-Free Liquid Crystalline Phases in Polymer-Surfactant-Conjugated Rod-shaped Colloidal Viruses
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Univ. Bordeaux, CNRS, Centre de Recherche Paul-Pascal, UMR 5031（波尔多大学，法国国家科学研究中心，保罗·帕斯卡研究中心）
通过共价耦合低分子量 PEG 基聚合物表面活性剂到 fd 病毒表面，实现无溶剂 thermotropic 相行为，展示了一种将 lyotropic 转换为 thermotropic 相行为的高效方法。
2026-01-13 cond-mat.soft
Stability of smectic phases in hard-rod mixtures
用密度泛函理论分析了不同长度和直径的硬棒二元混合物的相行为。以前的研究表明，这些混合物的近晶相分离，并在某些情况下，形成微偏析相的强烈趋势。在目前的工作中，我们的重点是在一些研究中，在一些近似下，已被证明成为结晶前的结晶稳定的柱状相的形成。具体来说，我们专注于近晶相和柱状相之间的相对稳定性，在以前的工作中没有完全解决的问题。我们的分析是基于两个互补的观点：一方面，一个扩展的Onsager理论，其中包括完整的取向自由度，但空间和取向的相关性被近似处理的方式;另一方面，我们在硬平行六面体上建立了基本测度理论的Zwanzig近似，由此定向被限制为仅沿着三个相互正交的轴，但是相关性被忠实地表示。在后一种情况下，新的，完整的相图包含区域的液晶相的稳定计算。我们的研究结果表明，限制取向近似增强了稳定的柱状相，以抢占近晶秩序完全，而在扩展的Onsager模型的框架下，考虑到充分的取向自由度，柱状相可能抢占了大区域的近晶稳定在一些混合物，但一些近晶秩序仍然存在。
2005-09-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The isotropic-cholesteric phase transition of filamentous virus suspensions as a function of rod length and charge
研究的病毒是基因工程改造的、带电的、半柔性的丝状噬菌体，其结构与M13病毒相同，但在轮廓长度或表面电荷上不同。当改变轮廓长度（L）时，我们假设持续长度（P）保持不变，因此我们改变杆的柔性（L/P）。改变溶液的pH值和比较两种病毒，fd和M13，不同的是，每个病毒外壳蛋白的一个中性氨基酸取代一个电荷的表面电荷被改变。在磁场中，我们测量了各向同性和双金属共存浓度以及双金属序参量。各向同性的过渡实验结果同意半定量与半柔性，带电棒的理论预测。
2004-06-06 cond-mat.soft
When bigger is faster: a self-van Hove analysis of the enhanced self-diffusion of non-commensurate guest particles in smectics
我们调查的异常动力学在近晶相的短主机棒，反直觉，长客体棒状粒子扩散速度比短主机的，由于其精确的尺寸失配。除了以前报道的均方位移，我们分析的自范霍夫函数G（r，t）的时间演化，因为这个概率密度函数揭示了内在的异质动力学。通过这种分析，我们表明，主机粒子平行于董事的动力学成为非高斯，因此异质后向列相到近晶-A相变，即使它表现出近扩散行为，根据其均方位移。与此相反，非相称的客人粒子显示高斯动力学的平行运动，过渡到近晶-B相。因此，我们表明，Self-van Hove函数是一个非常敏感的探针来解释我们系统的瞬时和非均匀动力学，并且应该被更广泛地认为是经典均方位移表征扩散过程的定量和补充方法。
2021-04-08 cond-mat.soft
Self-diffusion in isotropic and liquid crystalline phases of fd virus colloidal rods: a combined single particle tracking and differential dynamic microscopy study
该研究联合SPT和DDM分析fd病毒胶体棒从稀液体到向列、近晶相的自扩散动力学，并给出近晶相长时间扩散系数等新认识。
2025-01-09 cond-mat.soft
Curvature-induced smectic-C order of tangentially anchored hard spherocylinders on a sphere with a rigidly locked director field
Recognition Physics Institute（Recognition物理研究所）；Institut für Theoretische Physik II: Weiche Materie, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫海因里希·海涅大学软物质理论物理第二研究所）；Department of Physics, Case Western Reserve University（凯斯西储大学物理系）；Theoretical Department, Joint Institute for High Temperatures, RAS（俄罗斯科学院高温联合研究所理论部）
研究硬球柱体在球面上刚性锁定取向极限下的近晶C相，发现倾斜由几何曲率机制产生，并通过无拟合参数的蒙特卡洛模拟验证了理论预测。
2026-06-25 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Monte Carlo Simulation of Smectic Liquid Crystals and the Electroclinic Effect: the Role of the Molecular Shape
利用蒙特卡罗模拟方法，探讨了分子形状对液晶相行为和电斜效应的影响。我们研究了一种“棒状”介晶，形状像字母Z，由七个软球刚性结合在一起，没有分子内的自由度。对于强角度的分子，我们发现，空间排斥单独提供了近晶-C相的驱动力，即使没有分子间偶极-偶极相互作用。对于弱角度（近棒状）分子，我们发现一个稳定的近晶-A（SmA）相和一个强大的电斜效应与饱和倾斜角约19度。在SmA阶段，我们发现的证据涡旋状点缺陷。我们还观察到了场致向列-近晶相变。
1999-08-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-uniform liquid--crystalline phases of parallel hard rod-shaped particles: From ellipsoids to cylinders
在这篇文章中，我们考虑系统的平行硬{ \it superellipsoids}，它可以被看作是一个可能的插值椭球之间的旋转和圆柱。超椭圆体的特征在于纵横比和考虑几何形状的指数$α$（形状参数），其中$α=1$对应于旋转椭球，而$α=\infty$是圆柱体的极限。众所周知，虽然硬平行圆柱体表现出近晶相、近晶相和固相，但硬平行椭圆体不稳定近晶相，随着密度增加，近晶相直接转化为固体。我们使用计算机模拟来寻找证据，对于$α\geα_c$，其中$α_c$是一个临界值，模拟估计在区间1.2- 1.3，近晶相是稳定的。这是令人惊讶的接近椭圆的情况。此外，我们使用的密度泛函的方法，基于帕森斯-李近似，描述近晶和柱状订购。结合晶相的自由体积理论，预测了理论相图。虽然一些定性的特点，如近晶稳定性的提高，增加$α$，并可能缺乏一个稳定的柱状相，是正确的，共存密度的精确位置是定量不正确的。
2008-02-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Determination of the positions and orientations of concentrated rod-like colloids from 3D microscopy data
共焦显微镜结合实空间粒子跟踪技术已被证明是软物质物理、材料科学和细胞生物学等科学领域的有力工具。然而，与球形颗粒的算法相比，浓缩相中的各向异性颗粒的3D跟踪仍然不是最优化的。为了解决这个问题，我们开发了一种新的粒子拟合算法，该算法可以从三维共聚焦显微镜数据堆栈中提取荧光棒状粒子的位置和方向，即使粒子的荧光信号重叠很大。我们证明，我们的算法正确地识别所有五个坐标的单轴粒子在一个集中的无序相和液晶近晶-B相。除了共焦显微镜图像外，我们还证明该算法可用于在3D电子断层扫描重建中识别纳米棒。最后，我们确定了算法的准确性，使用模拟和实验共聚焦显微镜数据栈扩散硅棒在稀悬浮液。这种新的粒子拟合算法允许在稀相和密相液晶（如液晶相，近晶相和结晶相）的结构和动力学的研究，以及在三维的棒状粒子的玻璃化转变的研究在单粒子水平上。
2014-06-19 cond-mat.soft
Layer topology of smectic grain boundaries
本文通过二维硬棒的密度泛函理论结果，说明近晶相晶界中端点缺陷如何转化为由密度极值网络构建的层拓扑结构，并阐述了基于层结构而非指向场的拓扑概念在分析边缘位错和虚拟缺陷时的优势。
2024-04-23 cond-mat.soft
Self-assembly of 2D membranes from mixtures of hard rods and depleting polymers
我们阐明的分子力导致组装的二维膜状结构组成的一个杆长厚单层的对齐杆从不混溶悬浮液的硬棒和耗尽聚合物。我们进行模拟预测，单层膜是热稳定的临界杆纵横比以上，低于临界耗尽相互作用长度尺度。在这些条件之外，诸如堆叠的近晶柱或微滴的替代结构是热稳定的。这些预测证实了使用病毒杆状分子和非吸附聚合物的实验模型系统。我们的工作表明，集体分子突起波动本身就足以稳定膜组成的均匀杆与简单的排除体积相互作用。
2011-03-14 cond-mat.soft
Observation of a uniaxial ferroelectric smectic A phase
我们报道了近晶$A_F$，一种新的铁电液晶领域的液晶相。近晶$A_F$是一种极性小的棒状分子相，其形成以大约平均分子长度间隔的二维流体层。相是单轴的，具有分子指向矢，局部平均长轴取向，垂直于层平面，和铁电的，具有平行于指向矢的自发电极化的强度。极化测量表明几乎完全极性有序的$\sim 10$德拜纵向分子偶极子，和滞后极化反转与矫顽场约$2 \times 10^5$ V/m观察。近晶$A_F$相在冷却时出现在部分氟化的介晶的两种二元混合物中：2N/DIO，表现出双（$N$）-近晶$Z_A$（Sm $Z_A$）-铁电双（$N_F$）-近晶$A_F$（Sm $A_F$）相序列;和7 N/DIO，表现出$N$-Sm $Z_A$-Sm $A_F$相序列。后者提供了一个机会，研究两个近晶相具有正交系统的层之间的过渡。
2022-06-26 cond-mat.soft
Chiral twist drives raft formation and organization in membranes composed of rod-like particles
脂筏被假设为促进蛋白质相互作用、张力调节和在生物膜中的运输，但负责其形成和维持的机制尚不清楚。对许多其他凝聚态现象的见解来自胶体系统，其微米级粒子模拟原子和分子的基本性质，但允许单粒子分辨率的动态可视化。最近的实验表明，丝状病毒的双分散混合物可以自组装成胶体单分子膜，具有手性稳定的筏，表现出手性结构和排斥作用。我们定量地解释了这些意见，通过建模的手性液晶的膜颗粒。手性扭曲促进了有限大小的筏的形成，并介导了将它们均匀分布在整个膜上的排斥。虽然这个系统是由丝状病毒的聚集是由葡聚糖depletants，而不是磷脂和胆固醇与突出的静电相互作用熵驱动，胶体和生物膜共享许多相同的物理对称性。手性扭曲可以有助于这两个系统的行为，并可能占分子膜中观察到的某些立体定向效应。
2016-10-31 cond-mat.soft
Filamentous phages as building blocks for reconfigurable and hierarchical self-assembly
丝状噬菌体如fd样病毒是单分散的棒状胶体，具有明确的性质：直径，长度，刚性，电荷和手性。对这些病毒进行工程改造后，形成了一个胶体棒库，可用作可重构和分层自组装的构建模块。它们在水溶液中的缩合作用{与添加剂聚合物，其作为驱逐剂诱导}杆之间的吸引力导致无数的流体状微观结构，从各向同性/微滴、胶体膜、非手性膜种子、扭曲带、$π$ -壁、孔、胶体skyrmions、莫比乌斯锚、扇贝膜到膜筏。这些结构和它们形状变化的方式不仅揭示了熵、手征挫折和拓扑在软物质中的作用，而且还模拟了不同科学领域中遇到的许多结构。一方面，丝状体作为胶体硬棒的实验实现，它们通过耗尽相互作用介导的凝聚构成了棒状颗粒自组装的蓝图，并为面向生物或材料的应用提供了基础。另一方面，病毒的手性性质限制了某些结果的普遍性，但大大拓宽了自组装的可能性。
2017-11-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Defect Topology in Colloidal Smectics
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
针对胶体层状相中常见的90°晶界，提出基于层的拓扑框架，将正交晶界视为基态组成部分，并分类二维和三维缺陷拓扑，揭示二维向错荷不唯一分类缺陷，三维刺猬向错荷非拓扑不变量。
2026-06-23 cond-mat.soft
Colloidal smectics in button-like confinements: experiment and theory
本研究通过实验与理论结合，探索二维胶体层列相在纽扣状约束下的构型，发现广义层状和广义舒布尼科夫态，并表征层与对称轴间的非平凡倾斜角。
2023-08-30 cond-mat.soft physics.comp-ph
Rod-Like Virus-Based Multiarm Colloidal Molecules
我们报告的建设多臂胶体分子的尖端连接丝状噬菌体，功能化无论是通过生物工程或化学共轭。通过测定解离常数Kd来测量展示与病毒颗粒一端融合的Strep-标签的遗传修饰的载体噬菌体对链霉亲和素的亲和力。为了提高胶体稳定性和自组装过程的效率，提出了具有高于90%的化学产率的生物素化方案，以区域选择性地官能化位于噬菌体一端的半胱氨酸残基。对于这两种病毒系统，通过开发一个定量模型的自组装和相互作用的修饰的病毒与链霉亲和素化合物，这准确地解释了我们的实验结果进行了理论比较。然后通过将这些尖端功能化的病毒与链霉亲和素活化的纳米颗粒缀合来产生不同价态的多臂胶体结构。我们成功地形成了稳定的基于病毒的胶体分子，其臂的数量，称为化合价，仅通过调节摩尔过量来控制。由于病毒臂的荧光标记，这种系统的动态也通过荧光显微镜实时呈现。
2019-03-01 cond-mat.soft
Liquid crystalline structures formed by sphere-rod amphiphilic molecules in solvents
本研究探究T形KTOF4球-棒两亲分子在水-二氧六环混合溶剂中的自组装，发现其形成由溶剂中二氧六环体积分数调控的同心球或平层结构，为球-棒分子自组装行为研究提供了新见解。
2025-02-10 cond-mat.soft
Monte Carlo Simulations of Novel Biaxial Ordering in Systems of Uniaxially Interacting Rod-like Ellipsoids
产生双轴液晶有序的最小因素通常被认为是破坏单轴分子圆柱对称性的强双轴相互作用。虽然没有根本的理由禁止双轴有序的纯单轴起源，它一直是一个长期存在的问题，找到一个强大的演示，在棒状粒子系统中的这种现象。我们在这里报告的非格子蒙特卡罗模拟的一些新的模型系统的极性非手性棒状椭球自发地表现出新的双轴近晶相的纯单轴起源。我们表明，偶极相互作用可以产生不同的双轴相位的纯单轴起源的圆柱对称的Gay-Berne椭球系统的各种长宽比。具有低长宽比的椭球体系统在中心轴偶极子的存在下表现出高度倾斜的双轴近晶相。在具有高长宽比的椭球的情况下，双轴相位的产生需要存在两个平行的轴向终端偶极子。此外，这些相还表现出迷人的铁电或条纹有序的偶极椭球。
2018-03-25 cond-mat.soft physics.chem-ph
Detection of chiral domains and linear electro-optical response in planar-aligned cells of an achiral rod-like ferro-electric nematic liquid crystal
相反的手性的手性域中观察到令人惊讶的非手性棒状液晶介晶，示出铁电性介晶相和反铁电近晶相的介晶相。通过在平面排列的单元上施加弱电场，能够观察到相反手性的手性域。然而，一旦相反手性的域被创建，即使场被移除，这些域也会永久保留。这种现象是由于棒状分子的非手性介晶对称性破缺引起的。在Nx相中也类似地观察到这些结构域。然而，对于接近NF或NF中的温度，域的尺寸在低于可见光的波长下显著减小。在NF相中存在具有平行于表面的偶极矩的单个畴或反平行的畴，这在本实验中不可能确定。
2022-03-06 cond-mat.soft
Interaction of chiral rafts in self-assembled colloidal membranes
胶体膜是棒状颗粒的单层组装体，其在胶体尺度上捕获脂质双层膜的长波长性质。最近对由手性杆状病毒形成的胶体膜的实验表明，引入具有不同长度和相反手性的第二种病毒导致筏的形成-一种病毒物种的微米大小的结构域漂浮在其他病毒的背景中[Sharma等人，Nature 513，77（2014）]。本文用液晶弹性理论研究了这种筏的相互作用。通过数值最小化的董事弹性自由能，我们预测的倾斜角分布为一个单一的筏和两个筏在背景膜，和两个筏之间的相互作用作为其分离的函数。我们发现，在背景膜的手性渗透深度设置的规模的相互作用的范围。我们比较我们的结果与实验数据，并找到良好的协议的相互作用的强度和范围。然而，与实验不同的是，我们没有观察到一个完全崩溃的数据时，重新调整的倾斜角在筏边缘。
2016-01-29 cond-mat.soft
Dynamic bidirectional coupling of membrane morphology and rod organization in flexible vesicles
University of Twente（特温特大学）；Utrecht University（乌得勒支大学）
研究通过实验和模拟结合的最小模型，揭示了柔性囊泡中杆状粒子的有序排列源于各向异性相互作用、几何约束和边界顺应性的相互作用，展示了软约束如何驱动内部有序与囊泡形状的双向耦合，从而形成相图，其中长形囊泡在较低的填充分数下促进向列相对齐，而较高的填充分数诱导类似液晶的有序排列，使囊泡重塑为板状形态。
2026-05-21 cond-mat.soft
Self-organisation of tip functionalised elongated colloidal particles
棒状胶体粒子尖端之间的弱吸引力相互作用由于焓和熵之间的微妙相互作用而影响它们的液晶相行为。在这里，我们采用分子动力学模拟的半柔性，排斥珠弹簧链的两端珠相互吸引。我们计算的相图作为一个函数的链的体积分数和吸引力的潜力的强度。我们确定了大量的相，包括各向同性，结晶，近晶A，近晶B和结晶状态。对于尖端吸引能量低于热能，我们的结果是定性与实验结果一致：我们发现，增加的吸引力的强度转移的近晶A相变到较低的体积分数，只有很小的影响，对其他相的稳定性。对于足够强的尖端吸引力，除了导致各向同性相的不稳定之外，无规相完全消失。为了更好地理解这些现象的基本物理，我们还研究了粒子在其有吸引力的尖端处的聚集和近晶A相中粒子所经历的有效分子场。基于这些结果，我们认为，聚集的提示只影响相稳定性，如果形成层状结构（"胶束“）。我们发现吸引力的增加增加了层状相的有序度，有趣的是，我们还发现了由尖端之间的相互作用引起的反铁电近晶A相变的存在的证据。一个简单的Maier-Saupe-McMillan模型证实了我们的发现。
2019-06-08 cond-mat.soft
Self diffusion of particles in complex fluids: temporary cages and permanent barriers
我们研究了动态密度泛函理论中的致密（非）均匀复杂流体中的单个粒子的自扩散，并明确地解释了它们与时间波动背景粒子的耦合。应用形式主义的棒状粒子在单轴晶和近晶相液晶，我们发现在不同方向的相关扩散：由相邻粒子形成的临时笼竞争与永久的障碍，在周期性的非均匀系统，如层状近晶态和延迟的自扩散的粒子，即使在均匀的系统。我们比较我们的理论与最近的实验数据荧光标记的丝状病毒颗粒在近晶相的水分散体中的自扩散，并找到定性的协议。这表明了明确处理每个粒子所经历的依赖于时间的自洽分子场的重要性。
2008-10-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Probing a self-assembled fd virus membrane with a microtubule
高度各向异性的胶体粒子的自组装导致了丰富多样的形态，其性质才刚刚开始被理解。这篇文章使用计算机模拟来探测一种通常研究的胶体组装体的粒子尺度扰动，胶体组装体是一种由棒状fd病毒在聚合物清除剂存在下组成的单层膜。受目前正在进行的实验的启发，我们模拟微管和单层膜之间的相互作用的微管“戳”，并穿透膜面on.Both的病毒和微管被建模为相同直径的硬spherocylinders，而depletant建模使用鬼球。我们发现，由膜施加在微管上的力是零，无论是当微管是完全的膜外，或当它已经完全穿透膜。微管最初在开始渗透时被膜排斥，但在进一步渗透时受到吸引力。我们评估的平移和旋转的波动的病毒和聚合物的渗透压expletant所发挥的作用。我们发现，旋转波动起着更重要的作用比平移的。排斥势垒的宽度和高度以及吸引势阱的深度对耗尽剂的渗透压的依赖性与假定的耗尽诱导的微管和病毒之间的吸引相互作用是一致的。我们讨论了这些研究的相关性的实验研究。\end{abstract}
2015-12-07 cond-mat.soft
Liquid crystal self-assembly of upconversion nanorods enriched by depletion forces for mesostructured material preparation
已知单分散棒状胶体颗粒自发地形成双相和近晶相液晶相，但是它们的自组装通常从基本软凝聚态物理的角度来利用。在这里，我们证明，由右旋糖酐和表面活性剂等非吸附聚合物驱动的耗尽相互作用可用于将光子上转换纳米棒的自组织丰富为取向有序的向列型和近晶状膜胶体超结构。我们研究了热力学相图，并展示了随后的复合材料所表现出的偏振相关的光子上转换，这是由固体纳米结构的独特性质和液晶自组织所实现的长程有序的叠加而产生的。最后，我们讨论了我们的方法，利用自组装由于空间和静电相互作用，以及吸引力耗尽力，可以使技术使用的溶致胶体液晶和介观结构复合材料，使他们能够，即使当他们形成的各向异性纳米粒子具有相对较小的纵横比。
2017-12-28 cond-mat.soft
Rich polymorphism of a rod-like liquid crystal (8CB) confined in two types of unidirectional nanopores
利用中子和X射线散射研究了4-正辛基-4 '-氰基联苯（8 CB）在平均直径为30 nm的多孔氧化铝和多孔硅（PSi）单向纳米孔中的相变.空间限制揭示了丰富的多态性，除了近晶A相，至少有四个不同的低温相。作为热处理和空间限制条件的函数的结构研究使我们能够深入了解这些相的形成及其相对稳定性。它给出了限制在PSi中的8 CB的完整相行为的第一个描述，并提供了与在本体条件下和在类似的几何限制条件下获得的结果的直接比较，但是使用氧化铝阳极孔膜具有减少的淬火无序效应
2008-04-09 cond-mat.soft physics.geo-ph
Theory and simulations of toroidal and rod-like structures in single-molecule DNA condensation
多价阳离子的DNA缩合在病毒和精子头部的基因组包装中起着至关重要的作用，并且已经使用单分子实验方法进行了广泛的研究。在这些实验中，临界凝聚力的值已被用来估计吸引的DNA-DNA相互作用的幅度。在这里，为了描述这些实验，我们开发了一个分析模型和一个刚体朗之万动力学分析，以调查与自相互作用的聚合物的行为，在存在的牵引力施加在其末端。我们使用成对的吸引力的潜力模型的自我相互作用，从而治疗反离子隐含。分析模型可以准确地预测环形和棒状凝聚结构的平衡结构，以及临界凝聚力对DNA长度的依赖性。我们发现临界凝聚力强烈地依赖于DNA的长度，并且有限尺寸效应对于长度达10^5 μm的分子是重要的。我们的朗之万动力学模拟表明，力的延伸行为的棒状结构是非常不同的环形的，所以它们的存在在实验中应该很容易检测。在双链DNA缩合实验中，杆状结构的存在的特征没有被明确地检测到，这表明用于缩合DNA的多胺可以保护它免于在杆状结构中需要时急剧弯曲
2015-04-10 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Phase behavior of liquid-crystal monolayers of rod-like and plate-like particles
利用基本测度密度泛函理论研究了液晶单分子膜的取向和位置有序性质。形成单层的颗粒被建模为尺寸为$σ$且长度为$L$的正方形截面的硬平行六面体。质量的颗粒中心被限制在一个平面和三个可能的和相互垂直的方向（面内和沿层法线）的单轴轴是允许的。我们发现，单层的结构强烈依赖于颗粒的形状和密度。在棒状形状的情况下，颗粒沿着层法线对齐，以实现每个颗粒的最低可能占用面积。即使在非常低的密度下，该相也是单轴相。相比之下，对于板状颗粒，最低的占据面积可以通过单层中的随机面内有序来实现，即即使在消失的密度下也发生平面内有序。结果表明，在较高的密度下，无序的面内有序是不利的，并且系统经历面内有序转变，形成双轴取向相或结晶。对于某些值的纵横比，单轴-双轴向相变观察到的棒状和板状的形状。对于板状颗粒，双轴取向相的稳定区域随着长径比的减小而增大，而对于棒状颗粒，当长径比大于21.34时，随着密度的增加呈现出单轴-双轴-单轴取向有序化的现象。除此之外，填充分数反转观察到随着表面压力的增加，由于沿层法线对齐。在非常高的密度下，对于这两种形状，α相不稳定为非均匀相（柱状相、近晶相或结晶相）。
2014-03-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Morphogenesis and self-organization of persistent filaments confined within flexible biopolymeric shells
我们系统地探讨了自组装的半柔性聚合物在可变形的球形限制在一个广泛的政权的链刚度，轮廓长度和包装分数通过粗粒度的分子动力学模拟。顺应性，DNA样丝被发现经历了连续的交叉从两个不同的表面有序的四极状态，其特征在于由四面体图案的拓扑缺陷，无论是纵向或横向双极结构，随着聚合物浓度的增加。这些过渡，以及它们涉及的中间安排，可以归因于一个取向润湿现象与微妙的密度和轮廓长度相关的变化，在相应的液晶相的弹性各向异性的组合。相反，刚性的，微管状聚合物的组织证据连续弹性理论的逐步崩溃的链尺寸变得可比的平衡半径的封装膜。在这种情况下，我们观察到一个逐渐的转变，从扁长形，类触体的形态，扁，红细胞样的结构，增加轮廓长度，这是所产生的有序，聚合物和膜屈曲之间的相互作用。我们进一步提供了一些尚未确定的，自组织的国家在这样的封闭系统的刚性非手性细丝，包括自发螺旋近晶组装，多面体和扭曲的斜纹状安排的数字证据。我们的研究结果是量化的，通过引入几个序参量和无监督的学习计划的表面拓扑缺陷的本地化，并与场论的预测，以及经典的弹性理论的薄杆和球壳。
2021-07-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
