Unveiling the complex glassy dynamics of square shoulder systems: simulations and theory
我们进行了广泛的分子动力学（MD）模拟，补充模式耦合理论（MCT）的计算，方肩（SS）模型，一个纯粹的排斥性的潜力，其中的硬核是由有限的肩膀补充。对于该模型的单组分版本，MCT预测[Sperl { \it et al.}物理修订信函{ \bf 104}，145701（2010）]在冷却和压缩时扩散异常的存在以及玻璃-玻璃转变的发生。在模拟中，我们专注于一个非结晶的二元混合物，其中，在调查的肩宽，显示冷却后的扩散，但不是等温压缩的非单调行为。此外，我们发现存在一个断开的玻璃玻璃线的相图，在两个高阶奇点结束。这些点产生的对数依赖性的密度衰减因子以及subdiffusive行为的均方位移，虽然与附近的液体玻璃化转变的干扰。我们还进行了新的MCT计算作为输入的部分结构因子内MD，确认模拟结果。两个硬球玻璃的存在下，不同的只是在他们的硬核长度，揭示，表明两者之间的简单竞争是足够的创造一个相当复杂的动力学行为。
2013-03-19 cond-mat.soft
Fingerprints of ordered self-assembled structures in the liquid phase of a hard-core, square-shoulder system
该研究结合蒙特卡洛模拟与密度泛函理论，揭示二维硬核方肩粒子液相中的密度调制可预测后续团簇、条纹等有序图案相的形成位置。
2024-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Pattern formation in two-dimensional hard-core/soft-shell systems with variable soft shell profiles
硬核/软壳（HCSS）颗粒已被证明自组装成一个非常丰富的各种结构下压缩由于简单的相互作用之间的相互作用的硬核和软肩的长度尺度。在这一领域的大多数研究模型的软壳相互作用作为一个方肩电位。虽然从理论的角度来看是有吸引力的，但这种潜力在物理上是不现实的，因为在软壳区没有排斥力，这与实验HCSS系统不同。为了使模型更逼真，在这里，我们考虑HCSS粒子的范围软壳电位分布超出标准的方肩形式和研究模型使用最小能量计算和蒙特卡罗模拟。我们发现，通过调整密度和软壳轮廓，HCSS颗粒在薄壳区（即，壳核比$r_1/r_0 \leq \sqrt{3}$）可以形成大范围的结构，包括六边形、链状、正方形、菱形和两种不同的锯齿形结构。此外，通过调节密度和$r_1/r_0$，我们发现具有实验上真实的线性斜坡软肩排斥的HCSS粒子可以形成具有10倍和12倍对称性的蜂窝和准晶。因此，我们的研究表明，通过胶体自组装实验制造这些奇异的二维结构的令人兴奋的可能性。
2020-03-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Density and Glass Forming Ability in Amorphous Atomic Alloys: the Role of the Particle Softness
玻璃形成合金的一个关键属性，相对于晶体的体积差非常小，被证明是金属之间的软排斥势的直接结果。原子间势的这一特征被证明是负责合金的玻璃形成能力的一个重要组成部分，由于熔化焓的降低和凝固点的相关抑郁症。
2016-02-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of a potential softness on the solid-liquid transition in a two-dimensional core-softened potential system
本文利用分子动力学模拟方法研究了经典粒子通过纯排斥各向同性核软化势相互作用的二维（$2D$）系统的熔化性质。我们发现，融化的情况下，极大地依赖于潜在的柔软性和变化的光滑排斥肩的宽度增加。当排斥肩宽度较小时，熔融转变表现出弱的一级行为，当排斥肩宽度较大时，在不太高的压力下压缩时发生折返熔融转变，在$2D$相图的低密度部分，熔融是一个连续的两阶段转变，根据Kosterlitz-Escherless-Halperin-Nelson-Young（KTHNY）方案，具有中间六方相。另一方面，在相图的高密度部分，发生一级转变。这些结果有助于定性地了解水在两个疏水板之间的行为。
2014-08-29 cond-mat.soft
Self-Consistent Field Model Simulations for Statistics of Amorphous Polymer Chains in Crystalline Lamellar Structures
我们用自洽场模型模拟计算了非晶态聚合物链在晶态层间的统计性质。在我们的模型中，一个无定形的子链被建模为一个聚合物链的两端接枝到晶体-无定形界面。晶体-非晶界面表示为不可穿透的表面。我们将段之间的相互作用，以满足不可压缩的条件，段密度场。模拟结果表明，非晶聚合物链在晶-非晶界面附近感受到以排斥为主的薄势层。不可穿透和不可压缩的条件影响了高分子链的统计，链统计变得与没有任何约束的理想高斯链统计有质的不同。我们展示了系统尺寸和接枝密度对统计量的影响。我们还表明，领带子链统计服从相当简单的统计。
2014-10-13 cond-mat.soft
Equilibrium clusters in suspensions of colloids interacting via potentials with a local minimum
在简单的胶体悬浮液中，团簇是由胶体自缔合产生的多聚体，与单体处于平衡状态。已知有两种类型的势产生团簇：a）由短程吸引和长程排斥之间的竞争产生的势，其特征在于全局极小值和排斥尾; b）具有软肩的纯排斥势。使用计算机模拟，我们证明在这项工作中，潜在的本地最小值和排斥性的尾巴，不属于任何已知的类型，也能够产生集群。详细的对比分析表明，这种新型的团簇形成势是其他两者之间的桥梁。新的团簇在形状上膨胀，它们的组装是由熵驱动的，就像在纯排斥系统中一样，但只在低密度下。在高密度下，团簇被能量坍缩和稳定，与具有竞争吸引和排斥相互作用的系统一样。
2016-03-07 cond-mat.soft
Precursor-mediated crystallization process in suspensions of hard spheres
我们报告了硬球晶体成核的大规模计算机模拟研究。通过结合实际和倒易空间数据的分析，支持一个两步结晶过程的图片：第一致密，无定形簇的形式，然后作为前体的有序微晶的成核。这种结晶过程以前曾在通过具有吸引力和排斥力的电势相互作用的系统中观察到，最突出的是在蛋白质溶液中。在这种情况下，效果已被归因于亚稳态流体-流体分层的存在。然而，我们的模拟表明，一个纯粹的排斥系统（没有亚稳态流体-流体共存）通过相同的机制结晶。
2010-03-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Free Cooling Phase-Diagram of Hard-Spheres with Short- and Long-Range Interactions
本文研究了自由冷却颗粒气体的稳定性、成团性和相图。该系统由单分散颗粒与额外的非接触（远程）相互作用，并在这里模拟的事件驱动的分子动力学算法与离散（短程肩或井）的潜力（在2D和3D）。令人惊讶的是，良好的协议被发现与平均场论，其中只有能量耗散长期修改，以考虑排斥或吸引力的非接触相互作用。吸引势增强冷却和结构形成（聚集），而排斥势减弱冷却和结构形成（聚集）。系统的演变是由一个单一的参数：非接触的潜在的波动动能（颗粒温度）缩放强度。然而，如果有效耗散足够强，在非接触力（在排斥的情况下）变得足够强以消除聚集（由于颗粒温度的持续耗散）之前，结构形成继续进行。对于排斥和吸引力的潜力，在均匀的制度，冷却显示出一个普遍的行为时，（逆）控制参数作为演化变量，而不是时间。过渡到一个非均匀的政权，稳定性分析预测，是受耗散和潜在的强度。这可以转换成系统随时间变化的相图，这为未来的研究留下了许多挑战。
2014-07-09 cond-mat.soft
Solid-amorphous transition is related to the waterlike anomalies in a fluid without liquid-liquid phase transition
本文通过分子动力学模拟研究无液-液相变的水样异常流体，揭示双尺度竞争导致BCC晶体中非晶团簇形成及低温非晶化，并关联流体结构转变与kT最大值，阐明无液-液临界点系统水样行为的起源。
2023-02-12 cond-mat.soft
Increasing the density melts ultrasoft colloidal glasses
我们使用理论和模拟来研究超软胶体中非晶玻璃态的存在。我们结合超网链近似和模式耦合理论，研究了软排斥球与赫兹势相互作用的动态相图，重点是低温和大密度。在恒定温度下，我们发现在压缩时进入无定形玻璃态，如在胶体硬球中，但是当密度进一步增加时，玻璃意外地熔化。我们把这种重入流体玻璃化转变的颗粒的柔软性，并将这种行为与以前报道的软系统中的异常相关联，从而强调其普遍性。预测的流体-玻璃-流体序列得到了数值证实。
2010-09-23 cond-mat.soft
Discontinuous Structural Transitions in Fluids with Competing Interactions
本文研究流体中竞争相互作用引发的结构转变，通过一维精确解和三维近似分析，发现排斥台阶导致振荡衰减波长连续或不连续变化，并受维度影响。
2025-01-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Equilibrium cluster fluids: Pair interactions via inverse design
统计力学的逆方法正成为设计具有特定微结构或性能的材料的有效工具。虽然最初的研究集中在固态设计目标（例如，胶体超晶格的组装），但人们可以选择设计具有所需形态的流体状态。这项工作解决了后者，并演示了如何一个简单的迭代玻尔兹曼反演策略可以用来确定各向同性的对电位，再现径向分布函数的流体的无定形集群与规定的大小。这种“理想”的集群流体，其广泛的吸引力和狭窄的排斥障碍，在较大的分离反向设计的对潜在的，是从所谓的SALR形式最常见的胶体中的平衡团簇形成，其功能短程吸引（SA）和长程排斥（LR）的贡献。这些差异反映了促进团簇形成与各向同性对电位的替代机制，它们又产生了结构化流体具有定性不同的静态和动态特性。具体而言，平衡模拟表明，从反向设计的电位产生的非晶簇显示更均匀的大小和形状，他们也表现出更大的空间和时间分辨率比SALR相互作用。
2015-09-14 cond-mat.soft
Effective interactions between inclusions in an active bath
我们研究有效的两个和三个身体之间的相互作用的非活性胶体夹杂物在一个活跃的浴的手性或非手性颗粒，使用布朗动力学模拟内的标准，二维模型的盘形夹杂物和活性颗粒。在一个非手性的活性浴，我们首先证实了以前的研究结果有效的两体之间的排斥介导的夹杂物，阐明详细的非单调功能的两体力的配置文件，包括一个主要的最大值，和一个次要的驼峰在较大的分离，以前没有报道。然后，我们表明，这些功能直接产生的形成，并连续重叠，圆形层（或“环”）的活性颗粒周围的夹杂物，因为后者带来了小的表面分离。这些环从内含物的表面延伸到几个活性粒子半径的径向距离，使硬核内含物相对厚，软，排斥的“肩膀”，其多个重叠，然后使显着的（非成对的）三体力在非手性和手性活性浴。由此产生的三体力甚至可以在幅度上超过两体力，并且在中等到大的自推进强度下显示出不同的排斥和吸引机制。在手性活性浴中，我们表明，虽然活性颗粒仍然倾向于在夹杂物的紧邻处积累，但它们表现出从夹杂物之间的居间区域的强烈耗尽，以及从相对较厚的圆形区域进一步远离夹杂物的部分耗尽。在这种情况下，有效的，主要是排斥，夹杂物之间的相互作用变成积极的，手性诱导的，耗尽型的吸引力，在一个扩展的范围内的分离。
2017-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Waiting-time dependent non-equilibrium phase diagram of simple glass- and gel-forming liquids
在许多情况下，许多软硬材料都以令人困惑的非平衡非晶态形式存在，其性质不是稳定的，取决于制备。它们通常被总结为非常规的“相图”，展示新的“阶段”和/或“过渡”，其中时间是一个重要的变量。这项工作提出了一个解决问题的理论上定义和预测这些非平衡相和它们的时间演变的相图，给出了潜在的分子相互作用。我们证明了这些非平衡相和相应的非稳态（即，老化）相图确实可以使用不可逆过程的新的非平衡统计力学理论的动力学观点来定义和预测。这是说明与瞬态过程的动态逮捕到非平衡非晶态固体相的理论描述，瞬时淬火的简单模型流体，涉及排斥硬球加吸引力的方阱对相互作用。
2021-04-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Crystallization and order-disorder transition of colloidal particles in a drying suspension: a phase field crystal approach
利用相场晶体模型，我们研究了一滴胶体悬浮液在溶剂蒸发过程中的结构和动力学。我们模拟一个实验系统，其中接触线钉扎的滴在基板上是不存在的。在这种精心控制的条件下，液滴的蒸发产生有序或无序排列的胶体残留物，这取决于溶质的初始平均密度和干燥速率。在密度-干燥速率平面上，我们得到了一个非平衡相界，显示了单组分和二元胶体颗粒混合物的非晶相和晶相。当单组分胶体在二维三角晶格中有序排列时，相互排斥颗粒的对称二元混合物在三个子晶格中有序排列，其中三角晶格的两个子晶格被两种颗粒占据，第三个子晶格空置。
2012-09-05 cond-mat.soft
Transient Structured Fluctuations in a Two-dimensional System with Multiple Ordered Phases
我们报告的瞬态波动的结构，在液相中的二维系统，表现出几个有序的相位与不同的对称性。的密度-温度相图的系统研究，由粒子与排斥肩软核对相互作用，具有稳定的液体和六角相，一个正方形的固相，两个独立的六角固相和12倍对称性的准晶相的区域。通过计算粒子位形的同时间孔径交叉关联函数，确定了涨落的结构。沿着低温等温线，所有的有序相相交，我们发现，液相表现出结构的波动与六角对称附近的两个液体六角过渡线。沿着相同的等温线，并在稳定的液体之间的低密度的六方液体和较高密度的液体到正方形固体的过渡，我们发现，瞬态六方有序的波动占主导地位的液体区域附近的六方液体过渡和正方形有序的波动占主导地位的液体区域附近的液体到正方形固体的过渡，但这两个结构的波动发生在所有密度之间的这些过渡线。在较高温度下，在液体中高于但接近底层转变的密度最大值的相点处，存在可以与较低温度相的结构相关的有序波动。
2018-07-03 cond-mat.soft
Phase separation in a two-dimensional binary colloidal mixture by quorum sensing activity
我们提出的结果从Langevin动力学模拟的玻璃主动-被动混合物的软排斥二元胶体磁盘。根据群体感应方案应用较小颗粒上的活动，其中如果较小颗粒的局部最近邻居等于或大于某个阈值，则较小颗粒将在持续时间内处于活动状态。我们从系统的被动玻璃态开始，并将活性应用于较小的颗粒，这表明活性颗粒的非单调玻璃特性与主动力的持续时间，从其被动极限（零活性）。另一方面，主动-被动混合物相的被动颗粒在主动力的中间持续时间处分离，导致六方-液相和固-液相。因此，我们的系统显示三个制度，作为活性玻璃，相分离，和活性液体，作为持续时间从其较小的值增加。我们表明，由被动大颗粒组成的固体和六角相是稳定的，由于较小的动量转移从主动到被动粒子，相比，较高的持久性时间的位置和取向的顺序消失。我们的模型与活性生物系统相关，其中存在玻璃态动力学，例如，细菌细胞质、生物组织、密集群体感应细菌和合成智能无定形玻璃。
2020-12-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Scaling the glassy dynamics of active particles: Tunable fragility and reentrance
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；University of Göttingen（哥廷根大学）；CNRS UMR 7083, ESPCI Paris, PSL Research University（法国国家科学研究中心UMR 7083，巴黎高等物理化工学院，PSL研究大学）
本研究通过模拟活性粒子系统，探讨了活动性对玻璃动力学的影响，揭示了非单调松弛时间演变及玻璃脆弱性可调性。
2026-01-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Numerical methods for unraveling inter-particle potentials in colloidal suspensions: A comparative study for two-dimensional suspensions
本文比较IBI、TPI和ActiveNet三种无模型数值方法在二维胶体悬浮液中由结构数据反演相互作用势能的适用性，并结合模型与显微实验数据给出选择依据。
2025-03-16 cond-mat.soft
Collective motion of Active Brownian Particles with polar alignment
我们提出了一个全面的计算研究的集体行为出现的竞争之间的自推进，排除体积相互作用和速度对齐的二维模型的活性粒子。我们考虑主动布朗粒子模型的扩展，其中粒子的自推进方向与它们的邻居之一对齐。我们分析了集体运动（群集）在低密度制度（10%的表面积）的发病，并表明，它主要是由速度对齐相互作用的强度控制：自推进和拥挤效应之间的竞争在群集的出现中起着次要的作用。然而，在群集阈值以上，系统呈现比没有对准相互作用（活性布朗粒子）或排除体积效应（类Vicsek模型）的类似模型更丰富的斑图形成场景。取决于参数制度，系统的结构的特征在于有限大小的极性团簇的广泛分布，或者存在无定形的、高度波动的、大规模的移动结构，其可以采取通道状或带状形式（并且通常是介于两者之间的混合结构）。我们建立了一个相图，总结极性主动布朗粒子的集体行为，并提出了一个通用的机制来描述的复杂性的大尺度结构中观察到的排斥性自推进粒子系统。
2018-01-04 cond-mat.soft
Depinning and nonequilibrium dynamic phases of particle assemblies driven over random and ordered substrates: a review
我们回顾了在随机或周期性衬底上驱动的集体相互作用粒子系统的脱钉和非平衡相。这种类型的系统与II型超导体中的涡旋、滑动电荷密度波、电子晶体、胶体、条纹和图案形成系统以及skyrmions有关，并且还可能与干扰、玻璃行为和活性物质有关。这些系统是理想的探索表征瞬态和稳态非平衡流相以及不同的动态相之间的非平衡相变，类似于不同的平衡态之间的相变更广泛的问题。我们讨论了弹性和塑性脱钉随机基板和不同类型的非平衡相，产生的速度-力曲线，波动谱，标度关系，和本地或全球的粒子排序的功能。我们描述了这些量如何根据尺寸，各向异性，无序强度和滞后的存在而变化。在移动相，我们讨论从液态到动态有序的移动晶体，近晶，或nanostates状态的过渡。具有周期或准周期衬底的系统在混沌相和相干相之间的运动状态中可以具有多个非平衡转变，并且可以表现出滞后。我们还讨论了竞争排斥和吸引力的相互作用，经过动态过渡到条纹和其他复杂的形态时，驱动随机基板的系统。在整个这项工作中，我们强调开放的问题和未来的方向，如吸收相变，非平衡工作关系，惯性，非耗散动力学的作用，如马格努斯效应，以及如何将这些结果可以扩展到更广泛的问题，在晶体，非晶态固体的塑性，和干扰现象。
2016-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Low-energy non-linear excitations in sphere packings
我们从理论上和数值上研究如何硬无摩擦颗粒在随机包装可以重新排列。我们证明了存在两种不同的不稳定的非线性模式的重排，都与开放和关闭的接触。模式一，其密度由某个指数“π”表征，对应于贯穿整个系统的粒子运动。模式二，其密度由指数θ！对应于一些粒子的局部屈曲。模式一示出屈服在一个更高的速率比模式二时，施加应力。我们证明了接触力的分布遵循P（f）f^{min（r '，θ）}，并且如果填充不能被致密化，则进一步得到了边界γ >= 1/（2+ r'）和γ >=（1-θ）/2，其中γ表征了接触点上的对分布函数g（r）的奇异性。这些结果推广了[M. Wyart，Phys. Rev. Lett 109，125502（2012）]，其中不考虑模式二的存在。我们进行数值计算，以支持这些边界在γ \approx 0.38、θ \approx 0.17和θ' \approx 0.44时饱和。我们系统地测量了所有这些模式在包装的稳定性，并确认其边际稳定性。因此，边际稳定性的原则，允许作出明确的预测合奏的配置访问这些出平衡系统，并对接触力和对分布函数。它还揭示了需要包括在一个描述的可塑性或流动附近堵塞的激励，并提出了一个新的路径来研究二能级系统和软点在简单的非晶态固体的排斥粒子。
2013-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
