Experimental observation of directional locking and dynamical ordering of colloidal monolayers driven across quasiperiodic substrates
我们实验研究了相互作用的胶体单分子层的结构行为，该胶体单分子层被驱动穿过由光学干涉图案产生的十次准周期势景观。当驱动力的方向变化时，我们观察到单层被定向锁定在对应于底层电势的对称轴的角度上。在这样的锁定步骤，我们观察到一个动态有序的近晶相与最近的模拟。我们证明，这种动态排序是由于粒子通道形成的间隙和非间隙粒子的相互作用。
2012-06-26 cond-mat.soft
Phase behaviour of colloidal assemblies on 2D corrugated substrates
我们调查-Monte Carlo计算机模拟-二聚体胶体分子的相位行为的周期性基板与正方形对称。这些分子形成于受到周期性外部约束的带电胶体的二维悬浮液中，这可以通过光学方法在实验上实现。我们研究的位置和取向顺序的演变，通过改变整个熔融转变的温度。我们提出并评估适当的序参量以及比热容，并表明，位置相关性的衰减属于一类交叉过渡，而取向熔化是一个二级相变。
2012-04-24 cond-mat.soft
Colloidal ionic complexes on periodic substrates: ground state configurations and pattern switching
我们从理论和数值上研究了周期性衬底势作用下的“胶体离子团簇”的有序性。每个团簇由三个带电的球形胶体组成：两个带负电，一个带正电。衬底是一个正方形或矩形阵列的陷阱，每个限制一个这样的集群。通过改变晶格常数从大到小，观察到的团簇首先是棒状的，并形成铁和反铁相，然后它们弯曲成香蕉状的形状，最后凝聚成球状结构。值得注意的是，在单簇结构和双簇结构之间的宽参数范围内，我们发现了由六个胶体组成的稳定的超复合物，形成葡萄状或火箭状结构。我们研究了通过施加外电场实现宏观模式切换的可能性。
2011-02-08 cond-mat.soft
Slip length dependent propulsion speed of catalytic colloidal swimmers near walls
由于自生流体流动而推进的催化胶体游泳者表现出对表面的强烈亲和力。我们在这里报告的实验测量显着不同的速度，这样的microswimmer在附近的基板由不同的材料。我们发现，速度与基板上的溶液接触角$θ$，这反过来又涉及到相关的流体动力学基板滑移长度，作为$V\propto(\cosθ+1)^{-3/2}$的规模。我们发现，这种依赖性可以归因于游泳者和基板之间的渗透耦合。我们的工作指出，在墙上的流体动力学滑动，虽然往往不考虑，可以显着影响催化游泳者的自推进。
2019-09-09 cond-mat.soft
Domain and Stripe Formation Between Hexagonal and Square Ordered Fillings of Colloidal Particles on Periodic Pinning Substrates
利用大规模的数值模拟，我们研究了有序的胶体颗粒的方形周期性的二维松饼锡基板组成的平面与本地化的钉扎网站。我们发现，当有四个粒子每个钉扎网站，粒子采用六角排序，而五个粒子每个钉扎网站，出现一个正方形的顺序。对于每个钉扎位点的四个和五个粒子之间的填充物，我们确定了丰富多样的不同的有序制度，包括无序的晶界，晶体条纹结构，超晶格有序，无序的补丁安排。我们使用Voronoi分析，能量色散和有序的域的不同制度的特点。我们发现，我们观察到的许多边界形成功能发生在广泛的其他填料。我们的研究结果表明，可以实现与松饼锡周期性钉扎基板的晶界剪裁。
2012-11-16 cond-mat.soft
2D colloidal condensation driven by substrate elasticity
这篇论文已被作者撤回。
2011-05-12 cond-mat.soft physics.bio-ph
Local phase transitions in driven colloidal suspensions
利用动力学密度泛函理论和布朗动力学模拟，研究了在接近双结点液体侧的热力学状态点处，示踪粒子对胶体悬浮液密度分布的影响.在散装系统中，我们发现，一个局部区域的胶体贫相，一个“空化泡”，后面的移动示踪剂的形式。空化气泡的程度作为示踪剂的大小和速度的函数进行了研究。限制边界的加入使我们能够研究在衬底和在粒子表面的局部相不稳定性之间的相互作用。当基板和示踪剂相互排斥的胶体，我们观察到基板和示踪剂之间形成的胶体贫桥。当剪切流平行于基底施加时，桥变得扭曲，并且在足够高的剪切速率下，从基底断开以形成空化泡。
2017-11-30 cond-mat.soft
Computer simulations of colloidal transport on a patterned magnetic substrate
我们用动力学蒙特卡罗和布朗动力学计算机模拟研究了顺磁性胶体粒子在图案化磁性基底上的输运。平面衬底用平行或Z字形条纹布置的点偶极子装饰，并暴露于随时间振荡的附加外部磁场。对于平行条纹的情况，我们发现粒子电流的大小和方向是由外部磁场的倾斜角控制的。在温度和磁导率之间的比率的宽范围内可靠地获得效果。只有当外场的振荡周期大于一个临界值时，才能实现粒子的输运。对于锯齿形条纹的情况下，使用垂直于衬底的振荡外部场获得电流。在这种情况下，只能在锯齿形的顶点进行传输，从而产生狭窄的颗粒流。粒子电流的大小和方向被发现是由锯齿角和从基板的胶体的距离的组合控制。大都会蒙特卡罗和布朗动力学模拟预测的结果是在良好的协议彼此。使用动力学蒙特卡罗，我们发现，在高密度的粒子输运受阻的干扰。
2011-04-04 cond-mat.soft
Instabilities in Drying Colloidal Films: Role of Surface Charge and Substrate Wettability
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
研究揭示了粒子表面电荷与基底润湿性对干燥胶体薄膜裂纹和剥离行为的影响，通过实验分析了不同电荷和基底条件下的蒸发动态和裂纹模式。
2026-01-25 cond-mat.soft
Depletion potentials near geometrically structured substrates
使用最近开发的所谓的白熊版本的罗森菲尔德的基本措施理论，我们计算之间的耗尽电位的硬球胶体颗粒在溶剂中的小硬球和简单的模型的几何结构基板：一个直角的楔形或边缘。在楔形几何形状中，有一个强大的吸引力超出了相应的一个附近的平面壁，显着影响的结构的胶体悬浮液在楔形。根据实验研究，对于边缘几何形状，我们发现了几个$k_B T$的数量级的自由能垒，它排斥来自边缘的大胶体颗粒。
2003-03-07 cond-mat.soft
Tuning the order of colloidal monolayers: assembly of heterogeneously charged colloids close to a patterned substrate
我们研究了带两个正电荷的极性帽的带负电荷的胶体靠近平面图案化表面的行为。粒子-粒子相互作用图案的不同各向异性组分之间的竞争本身就能够产生丰富的组装场景：具有带电表面图案的胶体在吸附到均匀带电的衬底时形成不同的晶域。在这里，我们认为基板组成的交替（负/中性，正/中性和正/负）的平行条纹，并通过蒙特卡罗模拟，我们调查的顺序的胶体上改变条纹的数量。我们表明，两个不同的长度尺度表征系统（$i.e.,$粒子相互作用范围和条纹的大小）之间的额外竞争引起了过多的不同的粒子排列，可以观察到一些明确的趋势。通过精确地调节底物带电基序，可以使$e. g.,$促进特定的颗粒排列，不利于结晶域或诱导形成扩展的疏散星团。
2018-09-24 cond-mat.soft
Trapping/Pinning of colloidal microspheres over glass substrate using surface features
由聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅等微纳米颗粒组成的悬浮液体系已成为理解胶体物理的标准模型体系。.这些系统已被证明是对自组装等现象的有用见解。胶体模型系统也被广泛用于模拟许多凝聚态现象，如淬火无序系统的动力学和玻璃化转变。使用光学或全息光镊对粒子进行精确控制对于此类研究至关重要。然而，由于光捕获技术的低通量，对无序空间中的聚集现象如堵塞和群集行为的研究受到限制，本文提出了一种在微流体环境中将聚苯乙烯微球捕获并钉扎在三角形脊状微结构上的技术。由于流体动力学相互作用和非特异性粘附力的综合作用，发生捕获/钉扎。该方法允许以具有高度空间准确性的任意图案捕获和钉扎微球，这可以用于研究各种集体现象的基本原理以及诸如基于珠分离测定的生物传感器的应用。
2017-10-03 cond-mat.soft
Archimedean-like colloidal tilings on substrates with decagonal and tetradecagonal symmetry
经受具有十次对称性的激光干涉图案的二维胶体悬浮液可以形成阿基米德状平铺相，其中正方形和三角形的行沿着一个方向非周期性地排列[J.Mikhael等人，Nature 454，501（2008）]。在实验中，以及在蒙特卡罗和布朗动力学模拟，我们确定了一个类似的相位时，激光场具有十四边对称。我们详细描述了这两个阿基米德式的平铺结构，并指出如何平铺彼此不同。此外，我们还估计特定的粒子密度阿基米德瓷砖相发生。最后，使用布朗动力学模拟，我们演示了如何相位失真的十次激光场的影响阿基米德瓷砖。特别地，平铺的域尺寸可以通过相位漂移和相位位移中的恒定梯度来扩大。我们证明，后者发生时，没有适当地调整干涉激光束。
2010-04-10 cond-mat.soft
Colloidal Deposit of an Evaporating Sessile Droplet on a Non-uniformly Heated Substrate
实验研究了含有聚苯乙烯颗粒的固着水滴在非均匀加热的玻璃上蒸发后形成的干胶态沉积物的图案和轮廓。特别是，整个衬底和颗粒尺寸的温度梯度的影响进行了研究。温度梯度施加使用帕尔贴冷却器，和侧面可视化，红外热成像，光学显微镜，光学轮廓术收集数据。在均匀加热的衬底上，得到了具有内部沉积物的环，这归因于轴对称Marangoni再循环，与以前的报道一致。然而，在非均匀加热的衬底上形成的环的尺寸在衬底的热侧和冷侧上显著不同，并且被发现是温度梯度和颗粒尺寸的函数。在较小的颗粒尺寸的情况下，热侧上的接触线脱钉并且与双不对称马兰戈尼再循环一起，其导致与热侧相比冷侧上的更大的环宽度。相比之下，在较大颗粒的情况下，接触线保持固定，并且双不对称马兰戈尼再循环在热侧平流输送更多颗粒，从而在热侧产生较大的环宽度。一个机械模型来解释为什么脱钉是依赖于颗粒尺寸。较大的温度梯度显著增加或减少环的宽度取决于颗粒的大小，由于更强的强度再循环。提出了一种在温度梯度-粒度平面上对矿床模式进行分类的制度图。
2019-09-22 cond-mat.soft
Effect of particle and substrate wettability on evaporation-driven assembly of colloidal monolayers
本文通过数值模拟研究基底与颗粒润湿性对蒸发驱动胶体单层组装的影响，揭示高基底润湿性促进六方单层形成、高颗粒润湿性可缓解低基底润湿性的不利影响，并提出并验证了预测表面覆盖率的理论模型。
2025-06-03 cond-mat.soft physics.chem-ph
Dynamic Regimes for Driven Colloidal Particles on a Periodic Substrate at Commensurate and Incommensurate Fillings
我们研究胶体颗粒驱动周期性松饼锡基板使用数值模拟。在没有驱动力的情况下，该系统表现出丰富多样的相称和不相称的静态相，其中拓扑缺陷可以形成畴壁，有序条纹，超晶格和无序补丁制度作为填充分数的函数。当施加外部驱动时，这些不同的静态相位产生不同的动态响应。在无公度填充物处，流动通常以与拓扑缺陷结构的运动相关的局部脉冲或孤子的形式发生。我们还发现与速度力曲线的变化，拓扑缺陷安排的结构转变，以及速度分布和粒子轨迹的修改相关联的不同类型的移动状态之间的动态过渡。我们发现，有序和无序流动之间的动态转换表现出滞后，而在强无序制度没有滞后和速度力曲线是光滑的。当存在条纹图案时，可以沿着条纹方向而不是沿着驱动方向发生传输。结构动态转变也可以发生在钉扎制度时，所施加的驱动器导致扭曲的纵向钉扎的粒子，而钉扎网站捕获的粒子保持不动。
2013-06-07 cond-mat.soft
Seedless assembly of colloidal crystals by inverted micro-fluidic pumping
我们提出了一个简单的无籽方法组装毫米大小的单层单胶体晶体与所需的取向在预定的位置上的非结构化的带电基板。该方法利用固定在封闭样品池顶部的离子交换树脂（IEX）引起的底部玻璃基板上的毫米范围的流体流动。该流体流动随着样品池的高度减小和IEX的半径R增大而增大。对于单个反向泵浦，可以获得六方紧密堆积的毫米级单层单晶。对于两个紧密间隔的（D ~ 4 R）泵浦，所形成的晶体沿着连接两个IEX的线具有预定义的取向。通过将IEX图案化成不同的结构，形成不同复杂图案的胶体晶体。本方法为制备高质量的单层胶体晶体提供了一种方便的方法。
2018-03-08 cond-mat.soft
Self-assembly of colloidal bands driven by a periodic external field
我们研究了周期性外场驱动下胶体粒子带的形成。使用布朗动力学，我们确定的带宽上的粒子相互作用的强度和强度和周期性的字段的依赖。我们还研究了开关（场）动力学和弛豫时间作为系统参数的函数。利用流体的简单动态密度泛函理论分析了观测到的标度关系。
2015-07-24 cond-mat.soft
Collective Sliding States for Colloidal Molecular Crystals
我们研究了胶体分子晶体在周期性衬底上的驱动，例如用光学陷阱产生的那些。在胶体分子晶体状态中发生的n-聚合产生了非常丰富的各种不同的动力学行为，包括钉扎相内的极化效应以及有序和无序滑动相的形成。使用计算机模拟，我们映射的动态相图作为一个函数的基板强度的二聚体和三聚体在三角形基板上，并关联功能的相图与运输签名。
2008-12-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-sorting of Bi-dispersed Colloidal Particles near Contact Line of an Evaporating Sessile Droplet
我们调查沉积模式和相关的形态蒸发后形成的水液滴含有单分散和双分散的胶体颗粒。特别是，基板加热和颗粒直径的综合效果进行了研究。我们采用高速可视化，光学显微镜和扫描电子显微镜来表征蒸发液滴，颗粒运动，和沉积物的形态，分别。在单分散胶体颗粒的情况下，较小和较大的颗粒分别在非加热表面上形成内部沉积物和典型的环。在较大的衬底温度下，形成具有内部沉积物的薄环，这可以通过接触线的自钉扎和颗粒从接触线到液滴中心的平流来解释。在双分散的胶体颗粒的情况下，环内的胶体颗粒的自分选在较大的基板温度下发生。与较大直径的颗粒相比，较小的颗粒沉积在最外边缘处，并且在接触线附近的停滞区域中的这种优先沉积是由于基板上方的液体-气体界面的空间变化的高度。分选发生在较小和较大颗粒的直径的较小比率下。在较大的衬底温度和较大的比率下，颗粒不会被分选并且彼此混合。我们的测量结果表明，存在一个临界衬底温度以及直径比，以实现分选。我们提出了制度地图基板温度颗粒直径和基板温度直径比平面单分散和双分散的解决方案，分别。
2018-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Nonequilibrium self-organization of colloidal particles on substrates: adsorption, relaxation, and annealing
胶体颗粒被认为是生产具有增强物理性能的材料的理想构建块。用于合成这些颗粒的最先进技术提供了对相互作用的形状、大小和方向性的控制。尽管取得了这些进展，但在各个组成部分的综合与对其自发组织的管理之间仍然存在巨大差距。主要的挑战是对自组织动力学的控制。在其朝向化学稳定结构的动力学路线中，胶体颗粒自组织成比单个颗粒大得多的中间（介观）结构，并成为动力学的相关单元。为了跟踪动力学并识别动力学捕获结构，需要开发新的理论和数值工具。在这里，我们讨论的自组织功能化胶体（也称为斑片状胶体）的吸引力基板。我们回顾了我们最近的吸附和弛豫的结果，并探讨了使用退火循环来克服动力学障碍，并推动弛豫向目标结构。
2016-07-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effects of Substrate Heating and Wettability on Evaporation Dynamics and Deposition Patterns for a Sessile Water Droplet Containing Colloidal Particles
实验研究了基片温度、基片润湿性和颗粒浓度对含胶体颗粒的固着水滴蒸发的影响。时变液滴形状和温度的液-气界面的测量分别使用高速可视化和红外热成像。通过光学显微镜定性地观察蒸发液滴内颗粒的运动，并通过光学轮廓仪测量最终颗粒沉积物的轮廓。在非加热的亲水性基材上，蒸发后形成环状沉积物，如文献中广泛报道的;而在加热的亲水性基材上，在本工作中报道了具有内部沉积物的较薄的环。后者归因于Marangoni对流和记录的粒子运动以及测量的跨液-气界面的温度梯度证实了这一假设。环的变薄与衬底温度成比例，并被认为是在较大的衬底温度下更强的Marangoni对流。在未加热的疏水性基材的情况下，由于接触线的非常早的脱钉而形成内部沉积物。另一方面，在加热的疏水基底的情况下，基底加热以及较大的颗粒浓度有助于接触线的钉扎，这导致具有内部沉积物的薄环。我们提出了一个政权图预测三种类型的存款，即环，薄环与内部存款和内部存款-为不同的衬底温度，衬底润湿性和颗粒浓度。一阶模型证实了液体-气体界面温度测量和测量的环轮廓随衬底温度的变化。
2016-10-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Novel structure formation of a phase separating colloidal fluid in a ratchet potential
基于动力学密度泛函理论（DDFT），研究了一维棘轮势驱动下相互作用的布朗粒子在基底上的运动。粒子被建模为软球，其中一个组件进行经典海森堡自旋。在没有衬底场的情况下，系统经历由自旋-自旋相互作用驱动的一阶流体-流体分层转变。我们表明，内在的旋节分解和时间相关的外力之间的相互作用导致了一种新的动力学不稳定性，条纹对对称性的外部潜在的形式。这种结构的转变是观察到的棘轮电位相关的参数范围很广。此外，我们发现有趣的效果的粒子输运。
2014-03-12 cond-mat.soft
Frustration and Melting of Colloidal Molecular Crystals
利用数值模拟，我们表明，各种新的胶体晶体状态和多步熔化现象发生在正方形和三角形的二维周期性衬底。在半整数填充时，可以实现不同类型的阻挫效应。一个两步熔融过渡可以发生，其中个别胶体分子最初旋转，破坏整体的取向顺序，其次是发病的井间胶体跳跃，在最近的实验，在良好的协议。
2002-10-14 cond-mat.soft
Evaporation of initially heated sessile droplets and the resultant dried colloidal deposits on substrates held at ambient temperature
本研究的实验和数值研究的蒸发和由此产生的图案的干燥沉积物的含水胶体固着液滴，当液滴最初被提升到一个高温，然后被放置在基板上保持在环境温度下。然后释放系统进行自然蒸发，而不施加任何外部扰动。红外热成像和光学轮廓作为重要的工具，分别用于界面温度测量和咖啡环尺寸的量化。最初，一旦液滴沉积在衬底上，就沿着液-气界面存在显著的温度梯度，这触发了沿着液-气界面从液滴顶部朝向接触线引导的马兰戈尼应力诱导的再循环流。因此，流动方向与常规衬底加热情况下所见的方向相反。有趣的是，该温度梯度迅速衰减-在总蒸发时间的前10%内，并且液滴-基底系统此后与环境达到热平衡。尽管温度梯度快速衰减，但咖啡环尺寸显著减小，导致内部沉积。这种抑制的咖啡环效应是由于这样的事实，即最初的马兰戈尼应力引起的再循环流持续到蒸发的最后阶段，即使在界面温度梯度消失。这基本上是液体惯性的结果。总体而言，连同一个新的实验条件下，本调查揭示了一个独特的性质Marangoni应力诱导流在干燥液滴和其作用，影响相关的胶体沉积物，这是以前没有探索。
2020-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Pattern formation in desiccated sessile colloidal droplets with salt admixture: Short review
这篇简短的评论致力于干燥由含有盐的复杂流体组成的多组分液滴的简单过程。这些过程提供了一个迷人的研究课题。对所形成的丰富多样的图案的解释不仅是一个学术挑战，而且是一个具有实际重要性的问题，因为在医疗诊断和涂层/印刷技术的改进中的应用正在增长。基本的科学问题是在开放系统中研究微米和纳米粒子的自组织机制。与该系统相关的要解决的具体基本问题是-传质过程的调查，相锋的形成和演化以及斑图形成的机制的识别。假设含有溶解物质和悬浮颗粒的液滴在水平固体基底上干燥。复杂流体的化学组成和宏观性质、盐的浓度和性质、基底的表面能以及流体和基底之间的相互作用（其决定润湿）都影响干燥膜的最终形态。
2016-11-03 cond-mat.soft
Compatibility waves drive crystal growth on patterned substrates
我们探讨了从几个粒子核开始的结构化模板上的胶体单层中的结晶。衬底结构与生长晶体结构之间的竞争导致了新的晶体生长方案。与晶体生长在一个良好定义和连接的晶体-流体界面生长到流体中的散装不同，我们确定了一种机制，其中规定的核与底层衬底结构的“兼容性波”决定了生长方向和效率。的生长过程是强烈的各向异性和收益通过瞬态岛形成在前面的初始固-液界面。我们证明了这种兼容性波的概念，包括一个正方形晶格和准晶图案的衬底结构的一大类的有效性。动力学密度泛函理论，它提供了一个微观的方法来结晶过程中的胶体硬球。我们的预测可以在实验中验证受限胶体，也承担后果的结构基板上的分子晶体生长。
2013-07-08 cond-mat.soft
Depinning and heterogeneous dynamics of colloidal crystal layers under shear flow
使用布朗动力学（BD）模拟和分析方法，我们调查的剪切诱导，非平衡动力学的致密胶体悬浮液局限于一个狭窄的狭缝孔。聚焦于其中胶体排列在具有固体状面内结构的定义明确的层中的情况，受限膜显示复杂的非线性行为，例如集体脱钉和通过密度激发的局部输运。这些现象让人联想到在周期性衬底电位上驱动的胶体单层。为了加深这种联系，我们提出了一个有效的模型，该模型将剪切驱动的胶体层的动力学映射到单个粒子在有效衬底电位上的运动。该模型允许估计的临界剪切速率的脱钉过渡的平衡配置的基础上，揭示了重要的参数，如狭缝孔的宽度和相互作用强度的影响。然后，我们转向非均相系统，其中一层小胶体相对于底层大颗粒被剪切。对于这些无公度的系统，我们发现，粒子输运是由密度激发类似于所谓的“扭结”解决方案的Frenkel-Kontorova（FK）模型。然而，与FK模型相反，相应的“反扭结”并不移动。
2016-11-08 cond-mat.soft
Effect of Fluctuations on the Freezing of a Colloidal Suspension in an External Periodic Potential
我们将波动的影响，在密度泛函分析中的冻结的胶体液体中存在的外部电位产生的干涉激光束。平均场处理，使用密度泛函理论，预测随着调制势的强度的增加，冻结转变的变化从一阶到一个连续的通过一个三临界点的调制波矢量的适当选择。在这里，我们证明了连续性的冻结过渡在大值的外部电位$V_{e}$生存的波动的存在。我们还表明，波动趋于稳定的大$V_{e}$制度的液相。
2005-08-01 cond-mat.soft
Effective interactions and equilibrium configurations of colloidal particles on a sessile droplet
我们研究了一对漂浮在固着液滴表面的亚微米球形粒子的自由能景观。颗粒受到径向外力，导致液滴形状相对于球冠的参考形状变形。这种变形导致颗粒上的切向力。对于小的变形和对于在基底处的接触角$θ_0$等于$π/2$，解析地求解相应的线性化Young-Laplace方程。该解决方案是通过采用从静电图像的方法，其中每个粒子的毛细管的作用和基板被替换为一个虚拟的液滴与图像电荷和施加固定液滴体积和消失的液滴上的总力的条件。基底边界条件决定了图像毛细电荷的符号，因此也决定了颗粒上切向力的强度。在任意接触角$θ_0$的情况下，这些力通过采用有限元方法来数值计算，以找到对于其中颗粒接近局部自由能最小值的那些配置的液滴的平衡形状。
2010-12-08 cond-mat.soft
Nematic Colloidal Swarms Assembled and Transported on Photosensitive Surfaces
我们展示了一种新的方法来组装和运输成群的胶体颗粒相结合的液晶使能电泳和光敏表面图案化。胶体粒子通过施加交流电场而在液晶中被推进。粒子群被组装成旋转的研磨机集群，或者作为一个整体沿着预定义的路径移动，光印在化学功能化的基底上。该技术代表了基于流体的芯片实验室技术的替代方法，该技术引导微米级固体或液体夹杂物的大集合的运动。
2016-04-14 cond-mat.soft
Monte Carlo simulation of particle size separation in evaporating bi-dispersed colloidal droplets on hydrophilic substrates
本文通过蒙特卡罗模拟研究亲水基底上蒸发双分散胶体液滴中的粒径分离，发现小颗粒比大颗粒更靠近接触线积累，并揭示表面张力是导致颗粒未到达接触线及发生尺寸分离的关键机制。
2021-11-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Controlled assembly of single colloidal crystals using electro-osmotic micro-pumps
我们利用离子交换电渗微泵在带电的非结构化玻璃基板上故意选择的位置组装带电胶体球。使用显微镜，一个简单的标度理论和布朗动力学模拟，我们系统地探索晶体组装的控制参数和机制，通过它们依赖于实验边界条件。我们证明，晶体质量取决于关键的组装距离的胶体。这被理解为是由电渗泵流的向内输送和胶体的电泳向外运动之间的竞争引起的。优化的条件包括基板的低和胶体的大电动迁移率。然后，在二元混合物中观察到胶体按尺寸分类，其中较大的颗粒更靠近离子交换剂珠聚集。此外，单一尺寸的胶体形成无缺陷的单畴晶体，其在无胶体的空隙外部生长，具有以离子交换颗粒为中心的多面内晶体边界。这非常有效，即使是不规则形成的离子交换树脂碎片。
2016-12-16 cond-mat.soft
Alignment of cylindrical colloids near chemically patterned substrates induced by critical Casimir torques
最近的实验已经证明了一个波动引起的横向捕获的球形胶体颗粒浸没在二元液体混合物附近的临界分层点，并暴露于化学图案化的基板。受这些实验的启发，我们研究了这种有效的相互作用，被称为临界卡西米尔效应，细长的圆柱形胶体。这增加了定向自由度。当胶体颗粒靠近化学结构化基底时，作用在胶体上的临界Casimir扭矩出现。我们根据Derjaguin近似计算这个扭矩。后者的有效性范围通过平均场论进行评估。这种评估表明，Derjaguin近似是可靠的实验相关制度，使我们将其扩展到Janus粒子赋予相反的吸附偏好。我们的分析表明，关键的Casimir相互作用能够实现良好定义的，可逆的化学均匀和Janus圆柱体的对齐。
2014-05-08 cond-mat.soft
Laser induced reentrant freezing in two-dimensional attractive colloidal systems
利用蒙特卡罗模拟研究了外加一维周期势对具有短程吸引相互作用的二维胶体粒子系统的冻结/融化行为的影响。在这样的系统中，当外部势的周期性与吸引势的最小值出现时的长度尺度不匹配时，就会产生诱导。为了研究这种抑制的影响，我们考虑两种不同的模型的系统。我们对这两种模型的模拟表明，当周期势的强度变化时，会出现重入冻结现象。我们的模拟还表明，不同的异国情调的阶段，可以形成时，周期性的潜力的强度是高的，这取决于长度尺度的吸引力对潜在的最小值发生。
2005-09-11 cond-mat.soft
Colloidal hard-rod fluids near geometrically structured substrates
密度泛函理论被用来研究胶体硬棒流体附近的一个单独的直角楔或边缘，以及附近的硬墙，这是周期性图案与矩形障碍。Zwanzig模型，其中的方向的杆被限制为三个正交的方向，但他们的位置可以连续变化，分析通过数值最小化的巨势。密度和取向顺序配置文件，过量吸附，以及表面和线张力的确定。计算结果显示出平行于并靠近楔角[边缘]的棒的富集[耗尽]。对于在几何图案化壁附近的流体，壁-各向同性液体界面被膜完全润湿作为两阶段过程发生，其中首先膜相填充屏障之间的空间，直到形成几乎平面的各向同性-膜液体界面，将屏障之间的空间中的较高密度的膜液体与较低密度的各向同性本体流体分离。在第二阶段中，当接近体各向同性时，发展出不同膜厚的双折射膜。
2004-03-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tailoring of phononic band structures in colloidal crystals
本文报道了二维胶体晶体在光致基底势作用下的弹性性质的实验研究。与最近的理论预测一致[H. H. vonGruenberg和J.Baumgartl，Phys.Rev.E75，051406（2007）]，这种系统的声子能带结构可以根据衬底势的对称性和深度来调谐。二元晶体的计算表明，声子带工程也可以通过对电位的变化进行，从而打开了新的视角，为制造声子晶体的带隙可调的外部领域。
2007-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Colloidal particles driven across periodic optical potential energy landscapes
研究了周期性光学势能面上胶体粒子受外力驱动的运动。首先，平均粒子速度被发现作为驱动速度和光学势能景观的波长的函数。平均粒子速度和驱动速度之间的关系被发现是很好地描述了一个理论模型，将景观作为正弦曲线，但只有在小陷阱间距。在较大的陷阱间距，非正弦模型的景观必须使用。随后，所需的临界速度为粒子移动通过景观被确定为景观的波长的函数。最后，研究了以远超过临界驱动速度的速度驱动的粒子的速度。这两个结果再次很好地描述了两个理论路线，分别为小和大的陷阱间距。布朗运动对临界驱动速度有显著的影响，但在较高的驱动速度下，其影响可以忽略不计。
2015-12-17 cond-mat.soft
Critical Casimir forces in colloidal suspensions on chemically patterned surfaces
我们研究了胶体颗粒在化学图案化基底存在下浸入水和2，6-二甲基吡啶的二元液体混合物中的行为。接近混合物的临界点，颗粒受到临界Casimir相互作用，力分量垂直和平行于表面。由于这些相互作用的强度和符号可以通过表面性质和混合物温度的变化来调整，临界卡西米尔力允许形成高度有序的单层，但也扩展了胶体作为模型系统的使用。
2008-10-10 cond-mat.soft
Topologically cloaked magnetic colloidal transport
Institute of Physics, Universität Bayreuth（拜罗伊特大学物理研究所）；Institute of Molecular Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院分子物理研究所）；Institute of Physics and Center for Interdisciplinary Nanostructure Science and Technology (CINSaT), University of Kassel（卡塞尔大学物理研究所与跨学科纳米结构科学与技术中心）
本研究通过拓扑方法实现磁性胶体运输的隐身，利用周期性磁分布中的磁性单元进行隐身，通过外部磁场循环使胶体粒子绕过隐身区域，实现运动连续性。
2025-02-23 cond-mat.soft
Self-Organized Velocity Pulses of Dense Colloidal Suspensions in Microchannel Flow
本文对压力驱动的微通道中稠密胶体悬浮液的二维流动进行了数值研究。胶体被模拟为弹性和摩擦球悬浮在牛顿流体中，我们模拟使用多粒子碰撞动力学的方法。该模型再现了周期性的速度和密度脉冲序列，在微通道中向上游行进，这是在L。Isa等人[Phys. Rev. Lett. 102，058302（2009）]。我们发现，胶体壁摩擦和合力链是至关重要的这些脉冲的形成。随着胶体密度的增加，首先出现孤立子阻塞，在中等密度下形成周期脉冲串，在高密度下形成不稳定的孤立子脉冲。我们制定了一个唯象的连续模型，并展示了如何这些时空流和密度分布可以被理解为同宿和周期轨道的行波方程。
2017-08-03 cond-mat.soft
Colloidal particles at a nematic-isotropic interface: effects of confinement
当胶体颗粒被一个向列-各向同性的平面界面捕获时，它会被界面拖曳，从而出现空间周期性结构，其周期取决于颗粒的质量、尺寸和界面速度~ \cite{west.jl:2002}。如果将液晶夹在两个基板之间，则界面呈楔形形状，以适应界面-基板接触角并使其正面上的指向矢畸变最小化。相应地，粒子沿着复杂的轨迹运动：它们首先被界面捕获，然后向其顶点“滑行”。我们的实验量化这种情况下，和数值最小化的朗道-德热内自由能允许定性描述的界面结构和阻力。
2006-06-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Theory of orientational ordering in colloidal molecular crystals
带电胶体在正方形或三角形二维周期性基底上的冻结最近已被证明可以实现丰富多样的取向顺序。我们提出了一个理论框架来分析相应的结构。一个基本成分是电解质中的非球形带电物体会产生一个在任何距离上都是各向异性的屏蔽静电势。我们的方法是在良好的协议与已知的实验和数值计算结果，并解释了在这些所谓的胶体分子晶体中观察到的重入取向熔化简单的条款。我们还研究了矩形周期衬底的情况，并预测了一个不寻常的取向有序状态之间的相变，作为单位细胞的纵横比的变化。
2004-05-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interactions between colloids induced by a soft cross-linked polymer substrate
使用视频显微镜成像，我们证明了存在一个短程的平衡吸引力之间扩散的交联聚合物凝胶的软表面上的重二氧化硅胶体。可以通过改变凝胶刚度或通过用聚合物层涂覆胶体来调节胶体间电势。在足够软的基板上，由聚合物基质引起的相互作用导致大规模的胶体聚集。我们将面内相互作用与胶体表面吸引相关联。
2011-06-20 cond-mat.soft
Effect of the polydispersity of a colloidal drop on the drying induced stress as measured by the buckling of a floating sheet
我们研究了二氧化硅纳米粒子的胶态液滴在干燥过程中产生的应力。特别地，我们使用薄浮片的摩擦不稳定性来测量由沉积物施加在衬底上的净应力，并且我们专注于颗粒多分散性的影响。在双分散悬浮液的情况下，我们表明，少量的大颗粒大大降低了预期的应力，我们解释为在多孔材料中形成较低的流体动力学阻力路径。由于胶体悬浮液通常是多分散的，我们表明，不同的平均粒径的应力是有效地占主导地位的分布，而不是由平均粒径较大的颗粒。
2016-05-19 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
Wettability Induced Crack Dynamics and Morphology
研究了基底润湿性改变对胶体薄膜裂纹形成过程的控制作用。胶体纳米悬浮液（53 nm，平均粒径）液滴已进行自然干燥，以概述基板表面能的干燥特性的影响，重点是裂纹动力学，裂纹形态和底层的颗粒排列。实验结果表明，裂纹形成的数量减少，增加基板的疏水性。这些物理现象已被解释的基础上引起的基板的应力耗散的大小。DLVO的预测也被发现是在调整与报告的实验调查。
2014-12-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Cross-interaction drives stratification in drying film of binary colloidal mixtures
当由不同尺寸的颗粒组成的胶体溶液的液体膜在基底上干燥时，胶体通常分层，其中较小的胶体位于较大的胶体上。这种现象是违反直觉的，因为具有较小扩散常数的较大胶体预计在干燥过程中保持在表面附近，在较小胶体的顶部留下较大胶体层。在这里，我们表明，这种现象是由胶体之间的相互作用，并可以解释的扩散模型，占胶体之间的相互作用。通过对演化方程的数值和解析研究，我们得到了获得分层结构的条件。
2017-02-10 cond-mat.soft
Topologically protected colloidal transport above a square magnetic lattice
我们从理论上研究了磁性胶体粒子的磁性图案以上的运动，并与布朗动力学模拟的预测进行比较。该图案由正负磁化的交替方域组成。胶体运动是由外部磁场的周期性调制回路驱动的。存在回路，诱导拓扑保护胶体运输之间的两个不同的单位细胞的模式。该输运对内部和外部扰动非常稳健。理论和模拟完全一致。
2016-10-31 cond-mat.soft
Liquid crystal induced elasto-capillary suppression of crack formation in thin colloidal films
在固体刚性基底上的胶体液滴的干燥与液滴内形成的毛细管压力相关。在适当的时间过程中，由于液滴蒸发导致形成易于形成裂纹的胶态薄膜，毛细管压力增大。在这项研究中，我们表明，引入最少量的液晶液晶（NLC）可以完全抑制裂纹的形成。抑制裂纹形成的机制可能归因于由衬底-液滴界面处的液晶的弹性布置提供的毛细应力吸收垫。裂纹和相关的表面不稳定性对最终产品（如表面涂层）的质量是有害的，因此，通过外部惰性添加剂抑制裂纹和相关的表面不稳定性是一种很有前途的技术，对于几种工业应用来说非常重要。我们相信，这种对裂纹抑制的基本研究将为NLC在涂料领域的应用开辟一条完整的道路，扩大其现有的广泛优势。
2017-02-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hyperuniform density fluctuations and diverging dynamic correlations in periodically driven colloidal suspensions
颗粒不可逆性的出现在周期性驱动的胶体悬浮液已被解释为导致从非平衡相变到吸收状态或从颗粒轨迹的混沌性质。使用一个简单的模型的驱动悬浮液，我们表明，非平衡相变是伴随着超均匀的静态密度波动附近的过渡，在那里我们也观察到强大的动态不均匀性，让人想起在玻璃材料中的动态。我们发现，单粒子动力学成为间歇性和强烈的非菲克，集体动力学成为空间相关的不同的长度尺度。我们的研究结果表明，这两个理论上的dupi可以实验区分使用粒子分辨测量标准的静态和动态观测。
2015-04-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergence of Periodic Potential for Point Defects in a 2D Hexagonal Colloidal Lattice
Shanghai University（上海大学）；Sichuan University（四川大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Shenzhen International Quantum Academy (IQASZ)（深圳国际量子高等研究院）
研究通过分析实验轨迹揭示了二维六边形胶体晶体中点缺陷的布朗运动，发现其周期性势能结构及扩散矩阵的时空变化特性，结合理论分析揭示了有效能量景观。
2026-05-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The configurational entropy of colloidal particles in a confined space
用蒙特卡罗积分方法计算了受限几何中胶体粒子作为硬盘相互作用的构型熵。特别是，我们考虑系统的三种边界条件：硬，周期和球形。当填充分数$ϕ$较小时，随着颗粒数$N$的增加，周期性边界条件和球形边界条件下系统的颗粒熵趋于相同，而硬边界条件下系统的颗粒熵在所研究的$N$范围内与它们相比仍有明显差异.令人惊讶的是，尽管小的系统尺寸，在无限大的系统尺寸从外推的周期性和球形系统的估计熵每粒子是在合理的协议与使用热力学积分方法计算。此外，随着$N$的增加，我们发现对关联函数开始表现出类似于大的自组装系统在相同的包装分数的功能。我们的研究结果可能有助于更好地理解构型熵如何随系统尺寸和边界条件的影响而变化，并为受限空间中的工程粒子提供相关见解。
2022-04-30 cond-mat.soft
Femtosecond laser produced periodic plasma in a colloidal crystal probed by XFEL radiation
随着短脉冲强激光光源的迅速发展，对极端辐照条件下物质的研究进入了更深的领域。此外，X射线自由电子激光（XFEL）的应用，提供强烈的飞秒X射线脉冲，允许调查样品演变的红外泵浦X射线探测实验具有前所未有的时间分辨率。在这里，我们提出了详细的研究周期性等离子体产生的胶体晶体。实验数据和理论模型都表明，样品中的周期性在很大程度上保留了胶体晶体内部的极端激发和冲击波传播。这一特点使探测激发晶体，使用强大的布拉格峰分析，在传统的研究，从大规模的样品，其中布拉格衍射技术探测是不可能的。激发胶体晶体的X射线衍射测量，然后可能会导致更好地了解物质的相变在极端的照射条件下。
2019-11-09 cond-mat.soft physics.plasm-ph
