Sedimentation path theory for mass-polydisperse colloidal systems
多分散性和引力场的存在都是基本上任何胶体实验所固有的。虽然一些理论工作集中在多分散性对胶体体系的体相行为的影响上，但关于引力场对多分散胶体悬浮液的影响知之甚少。我们在这里扩展沉降路径理论来研究质量多分散胶体系统的沉降-扩散-平衡：颗粒具有不同的浮力质量，但它们在其他方面是相同的。该模型有助于理解沉降实验中重力和多分散性之间的相互作用。由于该理论可以应用于任何母体分布的浮力质量，它也可以用来研究单分散胶体系统的沉降。我们发现，质量多分散性有很强的影响，在密度匹配附近的胶体系统的胶体粒子的裸密度等于溶剂密度。为了说明这一理论，我们研究了质量多分散硬球悬浮液的沉积-扩散-平衡结晶。
2022-11-24 cond-mat.soft physics.class-ph
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
Spinodal fractionation in a polydisperse square well fluid
使用动力学蒙特卡罗模拟，我们模拟气液调幅分解的大小多分散的方阱流体，代表一个"近单分散"的胶体分散体。我们发现，分馏（分层）相之间的颗粒大小开始断言后不久，相序。引人注目的是，大小分馏的方向可以通过两个粒子间的潜力，在单分散的情况下，是相同的，我们合理化这方面的微扰，多分散性平衡理论之间的一个看似微不足道的选择。此外，我们的定量结果表明，动力学蒙特卡罗模拟可以提供详细的洞察分馏在真实的胶体系统中的作用。
2012-07-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hiding in plain view: Colloidal self-assembly from polydisperse populations
我们报告的小角X射线散射（SAXS）实验的胶体二氧化硅的水分散体具有广泛的单峰尺寸分布（多分散性18%，大小8 nm）。在一定的体积分数范围内，二氧化硅颗粒分离，首先形成一组，然后形成两组不同的胶体晶体。因此，这些分散体证明了分级结晶和多相（bcc，Laves AB $_2$，液体）共存。它们从多分散群体中构建复杂晶体结构的显着能力源于粒子间力的中程性质，并建议自下而上设计自组装胶体晶体的路线。
2016-04-21 cond-mat.soft physics.chem-ph
Magnetization of polydisperse colloidal ferrofluids: Effect of magnetostriction
我们利用磁致伸缩在多分散铁磁流体，以产生非线性响应，并施加一个几何方法来获得所需的非线性磁化率。对于理想气体，这种方法已被证明是在良好的协议与统计方法。在正弦交流磁场的存在下，多分散铁磁流体的磁化包含高阶谐波，这可以通过使用微扰方法解析地提取。我们发现，谐波是敏感的粒子分布和系统的场致各向异性的程度。此外，我们发现在多分散体系中的磁化强度比在单分散体系中的高，这也是最近的蒙特卡罗模拟发现的。因此，它似乎可以检测的尺寸分布在一个多分散的铁磁流体通过测量的磁致伸缩的影响下的磁化强度的谐波。
2004-07-30 cond-mat.soft physics.chem-ph
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
Shear-induced migration in colloidal suspensions
使用布朗动力学模拟，我们进行了系统的调查剪切诱导迁移的胶体粒子受到Poiffille流在圆柱形和平面几何形状。我们发现，添加一个有吸引力的组件的粒子间的相互作用增强了迁移效果，与最近的模拟研究血小板悬浮液。单分散，双分散和多分散系统的研究在一定范围内的剪切速率，考虑稳态和瞬态动力学所产生的发病流动。对于双分散和多分散体系，观察到尺寸偏析。
2017-12-19 cond-mat.soft
Drying-Induced Size Segregation and Stratification in Colloidal Droplets across Binary, Ternary, and Polydisperse Systems
Utrecht University（乌得勒支大学）
该研究通过BD和MPCD模拟，揭示二元、三元及多分散胶体液滴干燥时会发生分层，大颗粒在内小颗粒在外，可用于制备分层结构超粒子。
2026-10-16 cond-mat.soft
Large effect of polydispersity on defect concentrations in colloidal crystals
本文计算了多分散硬球晶体中层错和点缺陷的平衡浓度。我们发现，虽然堆垛层错的浓度保持类似的单分散硬球晶体，空位的浓度减少了约一个因素。最引人注目的是，在最大多分散晶体中的杂质浓度可能比在单分散晶体中大大约六个数量级。我们表明，这种显着增加的间隙浓度是由于发现小颗粒的概率增加，并且粒径分布的小颗粒尾部对于胶体晶体中的间隙浓度至关重要。
2004-02-03 cond-mat.soft
Flow-history-dependent orientational relaxation in dilute polydisperse colloidal rod suspensions
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）；University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克地区大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
研究稀释非均质棒状胶体悬浮液在流体作用下的取向弛豫行为，揭示流史对取向弛豫动态的影响，建立基于旋转扩散系数的Péclet数模型解释实验数据。
2026-04-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Interfaces of polydisperse fluids : surface tension and adsorption properties
我们考虑一个系统的球形胶体颗粒的大小多分散性和使用一个简单的范德华描述，以研究的多分散性和空间不均匀性的综合效果引起的平面界面之间的低密度流体相（富含小颗粒）和高密度流体相（富含大颗粒）。我们发现一个强大的小颗粒在界面处的吸附，后者被扩大相对于单分散的情况下。我们还发现，多分散体系的表面张力是由多分散性降低表面张力的倾向和提高临界点温度的倾向（即有利于相分离的倾向）之间的竞争引起的，前者在低温下占优势，后者在高温下占优势。
2001-10-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anisotropic viscoelastic phase separation in polydisperse hard rods: non-sticky gelation
将系统旋节线分层成具有非常不同粘度的两相导致粘弹性网络，即凝胶。在这里，我们考虑在一个胶体系统，其中一个阶段是一个具有强烈的各向异性粘度的双相液晶的分层。我们结合实空间分析的海泡石粘土系统的分子动力学计算机模拟。我们发现了一个长寿命的网络，具有胶体凝胶的许多特征。值得注意的是，各向异性的粘度意味着流动是可能的，但只能沿着网络，从而保持其结构，导致一种新形式的各向异性凝胶。我们的系统呈现出另一种新颖的性质，因为它由硬颗粒组成。因此，我们的动态各向异性凝胶在粒子之间没有吸引力的情况下形成。因此，我们表明，我们的新系统表现出凝胶化的成分，并得出结论，它代表了一类新的材料，\emph{non-sticky}凝胶中的吸引力不存在。
2018-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structure of polydisperse inverse ferrofluids: Theory and computer simulation
通过理论分析和分子动力学模拟，我们研究了磁性微粒（或磁性空穴）悬浮在磁性流体（称为逆磁性流体）中形成的胶体晶体的结构，考虑了磁性微粒尺寸的多分散性的影响.这种多分散性在实际情况中经常存在。我们得到了一个解析表达式的相互作用能的单分散，双分散，和多分散的反向铁磁流体。体心四面体（bct）晶格与其他晶格相比具有最低的能量，因此可以作为体系的基态。此外，微粒尺寸分布（即尺寸的多分散性）的影响在各种结构构型的形成中起着重要作用。因此，似乎可以通过选择合适的尺寸多分散性来制备胶体晶体。
2008-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Freezing line of polydisperse hard spheres via direct-coexistence simulations
本文通过半巨正则系综的直接共存模拟，绘制了多分散硬球的冻结线，发现晶体随多分散性增加而更具尺寸选择性，并研究了界面特性。
2025-10-08 cond-mat.soft
Self-assembly of Freely-rotating Polydisperse Cuboids: Unveiling the Boundaries of the Biaxial Nematic Phase
胶体立方体具有自组装成双轴液晶相的潜力，其表现出两个独立的光轴。在过去的几十年里，一些理论工作预测存在一个广泛的区域的相图中的双轴晶相将是稳定的，但施加了相当强的约束粒子的旋转自由度。在这项工作中，我们采用分子模拟来研究尺寸分散性对自由旋转的硬长方体的相行为的影响，这里建模为自对偶形状的纳米板。这种特殊的各向异性，正好在扁长和长扁长几何形状之间，已被提出作为最合适的促进相双轴性。我们观察到，尺寸分散性从根本上改变了单分散系统的相行为，并导致形成难以捉摸的双轴晶相，被发现在一个大的区域的包装分数与多分散性相图。虽然我们的研究结果证实了在过去的实验观察报告的倾向，胶体分散体稍长针铁矿颗粒，他们不能重现直接各向同性到双轴向相变在这些实验中观察到的。
2020-03-22 cond-mat.soft
Biaxial nematics and nematic-nematic demixing in polydisperse mixtures of hard board-like particle fluids
Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学）；Universität Tübingen（蒂宾根大学）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）
本研究通过理论模拟和蒙特卡洛模拟，发现多分散性增强硬板状粒子液晶中单轴相分离并扩大双轴相稳定区，为沉降实验设计提供参考。
2026-09-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Size polydisperse model Ionic Liquid in bulk
采用分子动力学模拟研究了尺寸多分散模型离子液体的静态和动态性质。在这里，阴离子的大小是从高斯分布，同时保持阳离子大小固定，导致在一个系统，密切对应于IL混合物与一个共同的阳离子。我们系统地探讨了热力学转变温度的行为，离子的空间有序性和由此产生的多分散性指数，$δ$的函数的屏蔽行为。我们观察到一个非单调的转变温度依赖于$δ$，这种非单调的行为也反映在其他属性，如屏蔽长度。此外，从径向分布函数分析发现，在不同的$δ$，阳离子的空间有序的影响，而没有这样的变化被视为阴离子。另一方面，通过均方位移的离子运动的分析表明，对于所有的$δ$值被认为是惯性和扩散制度的观察（如预期的液体状态）。然而，与中性对应物相反，多分散IL系统的总弛豫时间随着$δ$的增加而增加（并且因此降低扩散系数）。
2022-11-22 cond-mat.soft
Phase Separation in Charge-Stabilized Colloidal Suspensions: Influence of Nonlinear Screening
电荷稳定的胶体悬浮液的相行为是由静电粒子间相互作用的响应理论和自由能的变分理论相结合。整合出自由度的微离子（抗衡离子，盐离子），宏离子-微离子混合物被映射到一个单组分系统有效的宏离子相互作用。微离子对大离子静电势的线性响应导致屏蔽库仑（Yukawa）有效对势和单体体积能量，而非线性响应修改有效相互作用[A. R. Denton，\PR E { \bf 70}，031404（2004）]。基于热力学微扰理论，将体积能和有效对势作为变分自由能的输入。对于线性和一阶非线性有效相互作用，应用于高电荷大离子和单价微离子的水悬浮液的共存分析在临界盐浓度以下产生大离子富集相和大离子贫乏相的本体分离，与相关线性化理论的预测定性一致[R. van Roij，M. Dijkstra和J. - P. Hansen，\PR E { \bf 59}，2010（1999）; P. B. Warren，\JCP { \bf 112}，4683（2000）].它的结论是，非线性屏蔽可以修改相行为，但不一定抑制去离子悬浮体的体相分离。
2006-05-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of Size Polydispersity on Melting of Charged Colloidal Systems
我们引入简单的汤川势公式来描述带电胶体体系中的尺寸多分散性效应和大离子屏蔽效应。采用基于分子动力学模拟的Lindemann判据对固液相边界进行了描述。与Robbins-Kremer-Grest模拟结果相比，在小的$λ$下，熔化线出现了偏差，这意味着大的宏观离子屏蔽长度。这种相边界的偏离与全多体相互作用下的非线性Poisson-Boltzmann方程的模拟结果定性一致。发现这种固液相行为的偏差对筛选参数敏感。
2006-03-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of polydispersity, bimodality and aspect ratio on the phase behavior of colloidal platelet suspensions
我们使用一个基本的测量密度泛函的硬板状多分散颗粒，在限制取向近似，解释在最近的实验中研究的血小板胶体悬浮液的相行为。特别是，我们专注于我们的注意力的行为的总包装分数的混合物，$η$，在该地区的两相各向同性，双相共存的平均纵横比，多分散性和分数的总体积$γ$所占的双相。在我们的模型中，血小板在正方形截面中是多分散的，边长为$σ$，但具有恒定的厚度$L$（和纵横比$κ\equiv L/<σ><1$，其中$<σ>$为平均边长）。我们的理论和最近的实验之间的良好协议是通过映射到一个有效的，排除体积相互作用，但与较厚的颗粒（由于存在的长程排斥血小板之间的相互作用）的真实系统。形状和粒度的多分散性的影响已被考虑通过使用一个有效的均方差，取决于两个多分散性的大小分布函数。我们还表明，双峰的尺寸分布函数需要正确地描述巨大的两相共存的差距和非线性的功能$γ(η)$，这两个重要的功能，这些胶体悬浮液表现出。
2012-09-27 cond-mat.soft
Columnar versus smectic order in systems of charged colloidal rods
本文研究了单分散、刚性、带电杆体系中非均匀液晶态的稳定性。通过对带电棒在强非线性状态下的Onsager自由能的分岔分析，研究了向列-近晶和向列-柱状不稳定性随德拜屏蔽长度的变化.虽然向列相-近晶相转变清楚地预先emits的向列相-柱状一个在政权的强屏蔽显着的稳定性的六方柱秩序观察到在较大的屏蔽长度。基于汤川模型的布朗动力学计算机模拟结果证实了理论结果。我们的研究结果连接到烟草花叶病毒棒的实验，特别是，但可能是相关的软棒状介晶在强外部定向领域一般。
2007-03-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Density-dependent interactions and structure of charged colloidal dispersions in the weak screening regime
我们确定的电荷稳定的胶体悬浮液的结构，在低离子强度在一个扩展的范围内的颗粒体积分数使用光和小角中子散射实验相结合。在一个单组分模型的胶体悬浮液的结构因子随浓度的变化进行了分析。我们发现，所观察到的结构行为对应于一个非单调的密度依赖的胶体有效电荷和平均粒子间的相互作用能。我们的研究结果证实了类似的观察从原始模型计算机模拟无盐胶体悬浮液。
2008-04-10 cond-mat.soft
Nonlinear screening and gas-liquid separation in suspensions of charged colloids
利用多中心非线性Poisson-Boltzmann理论计算了1：1电解质中带电胶体球的相图（价态$Z$和半径$a$）。我们的理论考虑到电荷重整化的胶体相互作用和体积项，由于多体效应。对于小到Z=1和大到$10^4$的化合价，我们发现在$Z\lB/a\gtrsim24\pm1$提供的胶体盐相图中存在气-液调幅不稳定性，其中$\lB$是Bjerrum长度。
2006-11-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elastic properties of mono- and polydisperse two-dimensional crystals of hard--core repulsive Yukawa particles
本文通过蒙特卡罗模拟研究了硬核排斥Yukawa粒子二维晶体的弹性质，发现粒子多分散性显著影响剪切模量，且弹性模量随密度增加而增大，其增长率与德拜屏蔽长度相关，系统表现出正泊松比。
2015-04-28 cond-mat.soft cs.CE physics.comp-ph
Nonlinear Screening and Effective Electrostatic Interactions in Charge-Stabilized Colloidal Suspensions
提出了一种非线性响应理论，并应用于电荷稳定的胶体悬浮液中球形大离子之间的静电相互作用。该理论描述了微离子（抗衡离子，盐离子）的大离子的静电势的领先阶非线性响应，并预测微离子诱导的大离子之间的有效多体相互作用。线性响应近似[Phys.Rev.E62，3855（2000）]产生屏蔽库仑（Yukawa）形式的有效对势以及贡献于自由能的单体体积能。非线性响应产生了有效的多体相互作用和对有效对势和体积能量的必要修正。通过采用随机相位近似（RPA）的响应函数，从而忽略微离子的相关性，实用的表达式推导出的有效对和三重态电位和体积能量。非线性屏蔽被发现削弱排斥对相互作用，诱导吸引三重态相互作用，并修改体积能量。一价微离子的数值计算结果与现有的从头计算模拟数据吻合良好，并表明非线性效应随着宏观离子电荷和浓度的增加以及盐浓度的降低而增长。在宏观离子浓度为零的稀释极限下，首阶非线性修正消失。最后，它表明，非线性响应理论，当与RPA相结合，是正式等价的平均场泊松-玻尔兹曼理论和线性响应近似对应，在积分方程理论，线性化超网链封闭。
2004-05-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The sediment of mixtures of charged colloids: segregation and inhomogeneous electric fields
我们从理论上研究了具有不同浮力质量和/或电荷的胶体颗粒的稀二元、三元和多分散混合物的沉降扩散平衡。我们专注于低盐制度，在那里的熵的筛选离子驱动自发电荷分离和形成一个不均匀的宏观电场。由此产生的电力解除胶体对重力，产生高度非气压，甚至非单调的胶体密度分布。最深刻的影响是分离成具有相等质量/电荷的胶体层的现象，包括重胶体物质漂浮在较轻物质上的可能性。
2005-04-18 cond-mat.soft
Macroion correlation effects in electrostatic screening and thermodynamics of highly charged colloids
本文用平均场论和原始模型计算机模拟研究了大离子关联对高电荷胶体悬浮体系热力学的影响。我们提出了一种简单的方法，将宏离子关联纳入平均场论，作为Trizac和Levin [Phys. Rev. E { \bf 69}，031403（2004）]的重整化Jeldom模型的扩展。从我们的平均场方法中提取的有效屏蔽参数，然后使用在一个单组分模型与宏离子通过Yukawa势相互作用来预测宏离子分布。我们发现，包括大离子相关性导致较弱的筛选，因此较小的有效大离子电荷和较低的渗透压的胶体分散体相比，其他平均场模型。这一结果是支持的原始模型模拟和实验的低盐制度，其中的大离子的相关性预计是显着的带电大离子的比较。
2006-08-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Reentrant transitions in colloidal or dusty plasma bilayers
本文计算了任意屏蔽长度和粒子密度下，通过汤川势相互作用的双层晶体粒子的相图。交错的矩形，正方形，菱形和三角形结构被发现是稳定的，包括两个不同的菱形结构之间的一级过渡。对于不同的屏蔽长度在固定的密度，这些菱形相表现出单一的，甚至是双重的凹入过渡。我们的预测可以在实验中验证强约束带电胶体悬浮液或尘埃等离子体双层。
2003-08-08 cond-mat.soft
Anisotropic electrostatic screening of charged colloids in nematic solvents
各向异性带电胶体的物理行为由其材料介电各向异性决定，影响胶体自组装，生物功能甚至失衡行为。然而，人们对各向异性静电屏蔽知之甚少，而静电屏蔽是这种软材料或生物材料中所有静电有效相互作用的基础。在这项工作中，我们证明了各向异性的静电屏蔽带电胶体粒子在电解质中。我们表明，材料的各向异性行为显着不同的粒子各向异性：静电势和对相互作用衰减与各向异性德拜屏蔽长度，对比各向同性电解质的恒定屏蔽长度。在一个实验模型系统中，电荷的饺子形近球形胶体粒子在介质中被用来探索各向异性屏蔽的影响，展示竞争的各向异性弹性和静电有效对相互作用的胶体表面电荷可调从中性到高，产生粒子分离的亚稳态。总的来说，我们的工作有助于理解各向异性介质中的静电屏蔽。
2021-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Fluctuation interactions of colloidal particles
对于带相同电荷的胶体粒子，当粒子间距离大于德拜屏蔽长度时，它们之间存在两种吸引机制。其中之一是传统的范德华吸引力，第二个是由粒子位置的热涨落介导的吸引机制。后者与流体运动产生的粒子的有效可变质量（欧拉质量）有关。最强的吸引势（直到温度T的值）对应于不带电粒子和相对大的德拜屏蔽长度的情况。在这种情况下，第三种吸引机制进入了游戏。它是由流体密度的热波动介导的。
2009-08-22 cond-mat.soft
Transport properties of polydisperse hard sphere fluid: Effect of distribution shape and mass scaling
模型多分散流体代表了许多真实的流体，如胶体悬浮液和聚合物溶液。在这项研究中，考虑一个集中的大小多分散硬球流体的大小来自两个不同的分布函数，即均匀和高斯，并探讨多分散性和质量缩放的输运性质的影响一般。一个简单的解析解的基础上玻尔兹曼输运方程（连同使用Chapman-Enskog（CE）方法的解决方案），使用它得到的各种传输系数。该方法的核心思想是，在多分散体系中，碰撞散射截面与随机变量\textit{z}成正比，该随机变量等于两个随机变量$σ_i$和$σ_j$（代表颗粒直径）之和，并且\textit{z}的分布可以写成两个分布$P(σ_i)$和$P(σ_j)$的卷积。得到的传输系数表示为多分散指数，$δ$的显式函数，并探讨其依赖于粒度分布的性质。据观察，在低的多分散性限制，传输系数被发现是不敏感的类型的尺寸分布函数考虑。用Chapman-Enskog方法和我们的简单分析方法得到的分析结果（扩散系数和热导率）与模拟结果吻合得很好。而对于剪切粘度，我们的分析方法与$δ\le 20\%$的结果一致，而与$δ\approx 40\%$的结果一致（在极限值$δ\rightarrow 0$内）。有趣的是，缩放质量的影响（即，质量与粒度成比例，因此是随机变量）不会产生显著的定性差异。
2022-11-22 cond-mat.soft
Colloid-Induced Polymer Compression
我们考虑一个模型混合物的硬胶体球和非吸附聚合物链在θ溶剂。聚合物组分被建模为有效球体的多分散混合物，相互不相互作用但被排除在胶体之外，其半径可以自由调整以允许胶体诱导的压缩。我们调查的本体流体分层行为，该模型系统使用基于几何的密度泛函理论，其中包括聚合物的尺寸多分散性和构型自由能，从精确的半径的回转分布的理想（随机行走）链。自由能通过最小化相对于聚合物尺寸分布的自由能泛函来计算。随着胶体浓度和聚合物与胶体尺寸比的增加，发现胶体限制越来越多地压缩聚合物。相应地，与不可压缩的聚合物双节相比，分层流体双节转移到富含胶体的分支上的更高的聚合物密度，从而稳定混合相。
2003-02-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Equilibrium Fluid-Crystal Interfacial Free Energy of Bcc-Crystallizing Aqueous Suspensions of Polydisperse Charged Spheres
界面自由能是亚稳熔体结晶过程中的一个中心量。在带电胶体球的悬浮液中，成核和生长动力学可以从光学实验中准确地测量。在以前的工作中，从这个数据有效的非平衡值之间的界面自由能的新兴体心立方核和相邻的熔体在依赖于熔体相和结晶相之间的化学电势差，使用经典的成核理论。观察到界面自由能的严格线性增加作为增加的亚稳定性的函数。在这里，我们进一步分析了五个带电球体和一个二元混合物的水悬浮液的数据。我们利用一个简单的外推方案，并解释我们的研究结果，鉴于特恩布尔的经验规则。我们的第一个估计的减少界面自由能，$σ_{0,bcc}$，共存的平衡流体和bcc-晶体相之间是几个$k_BT$的顺序。它们的值是不相关的任何静电相互作用参数，而是显示出系统的减少，增加尺寸多分散性和较低的值的混合物相比，纯组分。同时，$σ_0$与冻结熵也呈现近似线性相关。因此，严格单分散带电球体的平衡界面自由能可能更大。
2015-12-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-linear screening of spherical and cylindrical colloids: the case of 1:2 and 2:1 electrolytes
从多尺度分析，我们发现一个解析解的球形和圆柱形的泊松-玻尔兹曼理论为1：2（一价共离子，二价反离子）和2：1（颠倒的情况）的电解质。我们的方法包括在幂的缩放曲率$1/(κa)$，其中$a$是胶体半径和$1/κ$的德拜长度的电解质溶液的扩展。系统的比较与完整的数值解的问题表明，对于圆柱和球体，我们的结果是准确的，只要$κa>1$。我们还报告了一个不寻常的过冲效应，胶体的有效电荷是大于裸的。
2004-03-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Describing screening in dense ionic fluids with a charge-frustrated Ising model
稠密离子流体中的电荷关联产生了经典的Debye-Huckel理论所不能预测的新效应，如长程屏蔽和胶体稳定。我们表明，库仑或电荷受挫的伊辛模型，它占远程库仑和短程分子相互作用，简单地描述了这些离子的相关性。特别是，我们得到在平均场水平和模拟中，非单调的屏蔽长度对温度的依赖。使用模拟和平均场论的组合，我们研究了如何在各种制度的相关性的影响的强度的短程相互作用。
2018-10-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective charge saturation in colloidal suspensions
由于微离子在电解质溶液中聚集在高度带电的胶体颗粒周围，因此计算它们相互作用的相关参数不是裸电荷，而是有效（或重整化）量，其值对胶体的几何形状，温度或添加盐的存在敏感。这种非线性屏蔽效应是胶体悬浮液或胶体溶液领域的核心特征。我们提出了一个简单的方法来预测高电荷的宏离子的有效电荷，这是可靠的一价电解质（和抗衡离子）在胶体极限（大尺寸相比，屏蔽长度和Bjerrum长度）。参考非线性Poisson-Boltzmann理论，成功地测试了该方法对宏观离子的几何形状，可能的限制在Wigner-Seitz细胞，和添加盐的存在下。此外，我们的结果证实了文献中报道的各种实验措施。这种方法提供了一个有用的路线，将电荷重整化的非线性效应的线性理论中的静电相互作用发挥了重要作用的系统。
2002-10-09 cond-mat.soft
Electrostatic-Elastic Softening and Ultraviolet Instability Driven by Non-DLVO Interactions in Charged Colloidal Crystals
Wenzhou Institute, University of Chinese Academy of Sciences（温州研究院，中国科学院大学）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）
研究揭示了非DLVO相互作用如何通过静电-弹性耦合引起胶体晶体的短波长机械失效，同时阐明了均匀相稳定性极限及弹性模量随波矢的变化。
2026-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
One-dimensional cluster growth and branching gels in colloidal systems with short-range depletion attraction and screened electrostatic repulsion
我们报告了一个简单的模型，带电胶体颗粒悬浮液与小的非吸附性聚合物广泛的数值模拟。所选择的有效的单组分相互作用势是由一个短程吸引的Yukawa排斥尾补充部分。我们专注于屏蔽长度与颗粒半径相当的情况。在这些条件下，在低温下，颗粒局部聚集成准一维聚集体，其通过支化机制形成宏观膨胀凝胶结构。我们讨论了凝胶的形成，并将其与较长的屏蔽长度的情况下，以前的研究表明，逮捕是由一个汤川玻璃的球形集群的方法驱动。我们比较了我们的结果与最近的实验工作带电胶体悬浮液[A。I. Campbell { \it等} cond-mat/0412108，物理修订版Lett.出版中]。
2005-06-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Self-assembly in a model colloidal mixture of dimers and spherical particles
我们调查的两亲性二聚体和球形颗粒，一个模型相关的问题，在分散体中封装球状“客”分子的稀释混合物的结构。二聚体和球体被认为是硬颗粒，在球体和二聚体中的较小单体之间具有额外的吸引力。使用蒙特卡罗模拟，我们记录了低温形成的聚集体的客人（集群）举行在一起的二聚体，其典型的大小和形状取决于客户的浓度$χ$。对于低$χ$（小于$10\%$），大多数客体被分离并被二聚体层包覆。随着$χ$逐渐增加，团簇的尺寸变得越来越细长和多分散;在达到$χ\approx 50\%$的浅最大值后，团簇的尺寸在进一步增加$χ$时再次减小。仅在一种情况下（$χ=50\%$和适度低的温度）的混合物放松到流体的层流，这表明在这种情况下，集群是亚稳态的晶体蒸气分离。在加热时，团簇收缩，直到最终系统在所有尺度上变得均匀。另一方面，随着混合物在低温下变得越来越致密，团簇变得越来越大，直到形成一个网状结构。
2017-02-23 cond-mat.soft
Electrophoresis of colloidal dispersions in the low-salt regime
我们研究了低盐悬浮液中球形带电胶体的电泳迁移率随胶体浓度的变化。使用一个有效的粒子电荷和减少筛选参数，我们映射的数据与不同的粒子电荷和大小的系统，包括数值模拟数据与完整的静电和流体力学和实验数据的乳胶分散体，在一个单一的主曲线。我们观察到两种不同的体积分数依赖制度的电泳迁移率，可以解释的离子双层的静态特性。
2006-12-15 cond-mat.soft
Effective interactions, structure, and pressure in charge-stabilized colloidal suspensions: Critical assessment of charge renormalization methods
针对高电荷胶体的有效相互作用计算问题，比较并拓展了多种电荷重正化平均场方法，通过与模拟结果及唐南平衡渗透压方案对比评估各方法优劣，为准确实现提供指导。
2023-12-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Alexander's prescription for colloidal charge renormalization
电解质中带电胶体粒子之间的相互作用可以用通常的Debye-Hückel理论来描述，只要电场的来源被适当地重整化。对于球形胶体，我们重新考虑并简化了Alexander { \it et al.} [J. Chem. Phys. { \bf 80}，5776（1984）]，其已被证明在预测重整化量（电荷和盐含量）方面是有效的。我们给出了有效电荷的明确公式，并描述了在实践中应用Alexander等人的重整化处方的最有效方法。特别注意的是相关的筛选长度的定义，在文献中出现混淆的问题。
2003-03-06 cond-mat.soft
Charge Renormalization, Thermodynamics, and Structure of Deionized Colloidal Suspensions
在电荷稳定的胶体悬浮液中，高度带电的大离子，由强相关的抗衡离子修饰，携带有效电荷，可以从裸电荷大幅减少（重整化）。修饰大离子之间的相互作用被弱相关的抗衡离子和盐离子屏蔽。胶体悬浮液的热力学和结构性质敏感地依赖于有效电荷和有效屏蔽常数的大小。将有效静电相互作用的电荷重整化理论与单组分模型的蒙特卡罗模拟相结合，计算了去离子胶体悬浮液的渗透压和对分布函数。这种计算实用的方法产生密切的协议与相应的结果从大规模模拟的原始模型到适度的静电耦合强度。
2008-12-10 cond-mat.soft
The interplay between screening properties and colloid anisotropy: towards a reliable pair potential for disc-like charged particles
本文详细研究了高电荷圆盘（粘土片）在电解质中的静电势。相应的非线性Poisson-Boltzmann（PB）方程数值求解，我们表明，远场的行为（相关的胶体在稀悬浮液中的相互作用）正是线性PB理论内获得的，与表面边界条件的均匀电位。后者的线性问题是解决了一个新的半解析方法和潜在的振幅（量化的有效电荷）和潜在的各向异性密切符合PB和线性PB内，提供光盘裸电荷是足够高的。这种各向异性在所有尺度上都保持不变;它被编码成一个函数，这个函数可能会根据圆盘所处的方位角而在几个数量级上变化。结果允许构建一个对潜在的磁盘相互作用，这是强烈的取向依赖。
2004-07-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Complete description of re-entrant phase behaviour in a charge variable colloidal model system
在NaOH滴定实验中，我们用显微镜、光和超小角X射线散射（USAXS）确定了带电胶体球的全相图，该相图依赖于粒子密度n、粒子有效电荷Zeff和屏蔽电解质浓度c。对于足够大的n，该系统在恒定c下增加Zeff时结晶，并且在仅略微改变Zeff时增加c时熔融。与以前的工作相比，平衡相边界与计算机模拟的通用熔点线预测一致，如果使用弹性有效电荷。这个电荷解释了反离子凝结和许多身体效应。
2009-12-02 cond-mat.soft
Surface Charge Relaxation Controls the Lifetime of Out-of-Equilibrium Colloidal Crystals
本文结合Poisson-Boltzmann元胞理论与Brownian dynamics模拟，揭示表面电荷调节和电荷重整化导致的密度依赖Yukawa相互作用可显著延长非平衡胶体晶体寿命，为实验中长寿命同号电荷晶体提供了解释。
2025-11-07 cond-mat.soft
The osmotic pressure of charged colloidal suspensions: A unified approach to linearized Poisson-Boltzmann theory
我们从理论上研究了带电物体悬浮液的渗透压（例如，胶体、聚电解质、粘土片晶等）使用细胞模型和线性泊松-玻尔兹曼（PB）理论对电解质溶液透析。从体积导数的大电位泛函的线性理论，我们得到两个新的表达式的渗透压的电位或离子的配置文件，这两个都不符合已知的非线性PB理论的表达，即，在细胞边界的微离子的密度。我们表明，线性化的有效范围强烈地依赖于线性化点，并证明了关于自洽确定的平均势的展开在几个方面是最佳的。例如，悬浮液内部的筛选由实际离子强度自动描述，从而在高胶体浓度下产生正确的渐近性。再加上任意尺寸和电解质组成的细胞模型的线性PB方程的解析解，明确和非常一般的公式渗透压随之而来。与非线性PB理论的比较。我们的分析还表明，线性理论是否预测相分离关键取决于压力的精确定义，这表明不适当的选择可以预测像生理盐溶液中的DNA一样重要的系统中的人工相分离。
2002-02-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kinetic phase diagram for nucleation and growth of competing crystal polymorphs in charged colloidal suspensions
我们确定了完整的动力学相图的成核和生长的晶相在悬浮液中的带电胶体。我们计算成核势垒高度的面心立方（fcc）和体心立方（bcc）晶体相不同的屏蔽长度和过饱和度使用播种的方法在广泛的模拟。使用经典的成核理论，我们确定了整个亚稳流体区域的晶体多晶型物具有最低的成核势垒。令人惊讶的是，我们发现了一个接近三相点的制度，其中亚稳态体心立方可以形成由于较低的成核势垒，即使面心立方是稳定相。对于更高的过饱和度，我们发现，势垒高度的差异降低，我们观察到的混合物的六方密堆积（hcp），面心立方和体心立方结构的生长中的晶种，以及在自发形成的晶体。
2022-03-23 cond-mat.soft
Anomalously Large Screening Lengths in Highly Concentrated Electrolytes: A Matter of Experimental Conditions
Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Tohoku University（东北大学）
研究通过调整实验条件，首次用胶体探针原子力显微镜观测到高浓度电解质中的异常欠屏蔽现象，揭示了实验条件对屏蔽长度的影响。
2026-09-09 cond-mat.soft
Potential of mean force and underscreening of polarizable colloids in concentrated electrolytes
本文通过数值方法研究浓电解质中可极化胶体的平均力势，发现德拜长度小于水合离子尺寸时出现纯静电起源的振荡，并揭示浓电解质存在欠屏蔽现象，对超越 DLVO 理论理解胶体稳定性具有重要意义。
2025-02-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Complex electric double layers in charged topological colloids
与含有离子的液体接触的带电表面在平衡状态下伴随有双电层，该双电层由表面上的一层电荷组成，该电荷层被本体流体中的扩散离子云屏蔽。这种屏蔽云不仅决定了带电胶体颗粒或聚电解质之间的相互作用及其自组装成有序结构，而且它在理解能量存储设备（如电化学电池和超级电容器）方面也很关键。然而，很少有人知道什么样的空间复杂性的双电层可以设计。在这里，我们表明，双电层的非平凡的拓扑结构和几何形状-包括环面，多环面和结-可以实现在带电的拓扑胶体粒子，使用数值模拟内的平均场泊松-玻尔兹曼理论。我们表明，双层的复杂性-包括几何形状和拓扑结构-可以通过改变介质的德拜屏蔽长度，或通过改变（胶体）颗粒的形状和拓扑结构来调整。更一般地说，这项工作是试图在带电胶体领域引入拓扑学概念，这可能会导致新的令人兴奋的材料设计范例。
2018-09-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Effective Interactions and Volume Energies in Charge-Stabilized Colloidal Suspensions
电荷稳定的胶体悬浮液可以方便地通过形式上减少大离子-微离子混合物等效的单组分系统的伪粒子。在这个方案中，线性响应近似用于推导有效的粒子间相互作用的效用已经被证明[M。Grimson和M.锡尔伯特74，397（1991）]。在这里，响应方法扩展到有限大小的大离子悬浮液，并用于导出明确的表达式（1）伪大离子之间的有效静电对相互作用和（2）相关的体积能量，有助于总自由能。该推导精确地恢复了球形大离子的DLVO屏蔽库仑有效对相互作用的形式，表明了体积能对去离子悬浮液热力学性质的重要影响。排除的体积校正隐含地通过自然修改的逆屏蔽长度。通过引入反离子对大离子的非线性响应，该理论可以推广到系统地研究有效的多体相互作用。
1999-10-13 cond-mat.soft
Jellium and Cell Model for Titratable Colloids with Continuous Size Distribution
胶体相互作用的良好理解和确定是至关重要的理解和建模的热力学和结构性质的胶体悬浮液。然而，在具有可滴定表面电荷的胶体的浓缩水悬浮液中，由于多体相互作用和胶体的电荷调节，这种测定被有效对电位的密度依赖性所复杂化。此外，胶体通常呈现导致胶体对的几乎无限组合的尺寸分布。在本文中，我们开发了两种方法，并描述了相应的算法来解决这个问题的任意尺寸分布。该方法受到Torres等人开创性工作的启发，是基于细胞和重整化的jeldom模型的多分散悬浮液的球形胶体与电荷调节边界条件的概括。后者由one-pK-Stern模型描述。模型的预测面临的各种市售的二氧化硅分散体的状态方程。还计算了重整化Yukawa参数（有效电荷和屏蔽长度）。根据实验结果讨论了尺寸和电荷多分散性的重要性以及这两个模型的有效性。
2018-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Melting and Freezing Lines for a Mixture of Charged Colloidal Spheres with Spindle-Type Phase Diagram
我们已经测量的相行为的二元混合物的带电荷的胶体球的尺寸比为0.9和0.96的电荷比作为粒子数密度n和组合物p的函数。在彻底去离子条件下的水悬浮液形成的体心立方结构的所有组合物的固溶体。凝固线和熔化线作为组成的函数表现出相反的行为，并打开一个宽的，纺锤形的共存区域。缺乏更复杂的处理，我们在我们的混合物中的相互作用模型作为一个有效的单组分对能量占数加权有效电荷和屏蔽常数。使用这种描述，我们发现，在实验误差内的实验熔点的位置符合单分散，单组分汤川系统在几个理论方法预测的熔点的范围。我们进一步讨论，详细了解确切的相图形状，包括组成依赖的共存区的宽度将需要一个扩展的理论治疗。
2010-09-08 cond-mat.other cond-mat.soft
