A fundamental-measure density functional for mixtures of parallel hard cylinders
我们得到了平行硬柱混合物的基本测度密度泛函。为了这个目的，我们首先推广到多组分混合物的基本措施由Tarazona和Rosenfeld提出的单组分硬盘流体的功能，通过一种方法替代这些作者的腔形式主义。我们证明了这两种方法的等效性时，适用于二维流体。这样得到的密度泛函减少到精确的密度泛函的一维混合物的硬棒时，应用到一维的配置文件。在第二步中，我们应用的想法提出了一段时间前，我们两个，再次基于降维系统，并推导出密度泛函的混合物平行硬柱。我们探讨了这个功能的一些功能，确定流体-流体分层旋节的二元混合物的圆柱体具有相同的体积，并通过计算的直接关联函数。
2008-03-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hard rods in a cylindrical pore: the nematic-to-smectic phase transition
本文用Onsager的第二维里理论研究了圆柱约束对平行硬棒系统相行为的影响。硬杆表示为直径为$D$且长度为$L$的硬圆柱体，而圆柱形孔为直径为$W$的无限大。壁和杆之间的相互作用是硬排斥的，并且假定分子平行于孔的表面（平面锚定）。在非常窄的孔隙（$D<W<2 D$）中，结构是均匀的，系统表现为一维Tonks气体。对于较宽的孔，由于壁-颗粒相互作用导致平均排除体积降低，因此出现不均匀的流体结构。大块向列-近晶A相变被不均匀的向列相和近晶A相之间的转变所取代。近晶相相对于介晶相是不稳定的，以减小孔宽度;这种效应对于$W<10 D$变得显著。对于$W>100 D$，由于壁的短程效应（$\sim 3-4D$），体相和受限流体的结果一致。
2013-08-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Capillary-driven biaxial planar and homeotropic nematization of hard cylinders
本文用Parsons Lee修正的Onsagers第二维里理论，在限制取向近似下，分析了窄孔中硬圆柱形杆的相行为。根据壁与壁的分离，我们预测了许多不同的表面生成的双相，包括具有可变层数的双轴平面双相、单层垂面双相和混合T型结构。对于窄孔，我们发现两种类型的二阶单轴双轴转变的证据取决于颗粒的纵横比更具体地，我们观察到从n到层的连续交叉，每个层具有不同的平面锚定对称性以及从平面到垂面表面锚定的一阶转变。发生在低得多的总体杆填充分数
2022-07-03 cond-mat.soft
Anomalous tumbling of colloidal ellipsoids in Poiseuille flows
本研究发现胶体椭球在 Poiseuille 流中的翻滚取向偏离理论预测的 Jeffery 轨道，倾向倾斜约 $π/8$，此反常现象是低 Reynolds 数下胶体输运的普遍未解特征。
2023-05-22 cond-mat.soft
The Origin of Tilted Phase Generation in Systems of Ellipsoidal Molecules with Dipolar Interactions
本文报道了用蒙特卡罗模拟研究极性棒状分子通过对势相互作用形成的具有大倾角的液晶相的体系。对于倾斜相位的微观起源的理论理解，被认为是由三种不同长度的长椭球体分子，嵌入两个对称放置的反平行终端偶极子组成的不同系统。我们发现，一个稳定的倾斜相的存在至关重要地取决于分子的伸长率，有效地使偶极分离更长。我们观察到，在具有横向偶极子的介晶的情况下，随着分子长度的增加，层状近晶相的倾斜逐渐从零增加到一个很大的幅度。然而，倾斜仍然很弱，与分子伸长的纵向偶极子，在较短的长度显示出一个小的倾斜系统。这是第一个工作确定的偶极分离和取向的组合贡献，在产生双轴液晶阶段与大的倾斜角。
2012-04-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Collective dynamics and pair-distribution function of active Brownian ellipsoids
Institute of Theoretical Physics, Center for Soft Nanoscience, University of Münster（明斯特大学理论物理学院与软纳米科学中心）
本文通过计算机模拟获得了活性布朗椭球粒子随Péclet数和堆积密度变化的完整状态图，发现其具有团簇形成、极性有序等丰富状态行为，并给出了配对分布函数的数值结果与解析表达式。
2023-07-28 cond-mat.mes-hall 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
Capillary force on a tilted cylinder: AFM measurements
利用自制的倾斜式原子力显微镜（AFM）和自制的探针，研究了倾斜圆柱体上的毛细作用力随倾斜角i的变化规律。一个微米大小的杆被粘在已知刚度的AFM悬臂的末端，当圆柱形探针浸入参考液体中并从参考液体中缩回时，测量悬臂的偏转。我们表明，扭矩校正是必要的，以了解测得的偏转。结果是兼容的垂直毛细管力变化为1/ cos i，与最近的理论预测一致。我们还讨论了测量液体在悬挂纤维上的表面张力乘以接触角的余弦的方法的准确性。
2017-02-22 cond-mat.soft
Defects on cylinders: superfluid helium films and bacterial cell walls
晶体固体的物理学和超流体的行为之间有着深刻的相似性，可以追溯到菲利普·安德森、保罗·马丁和其他人的开创性工作。周期性晶体中剪切变形的刚度类似于控制中性超流体（如氦）中超流行为的超流体密度^[4]。固体中的位错与超流体中的量子化涡旋非常相似。最近关于杆状细菌延长细胞壁的方式的显着实验将注意力集中在部分有序的圆柱形晶体单层中点状位错缺陷的动力学和相互作用上。在这些讲座中，我们回顾了超流氦薄膜在圆柱体上的物理学，并讨论了在一个方向上的限制如何影响涡流与超流的相互作用。虽然有相似之处的方式，位错对圆柱体上的应变的反应，重要的差异出现，由于矢量性质的拓扑电荷表征的位错。
2013-03-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Domain walls in vertically vibrated monolayers of cylinders confined in annuli
本文研究了在不同尺寸的环隙中垂直振动的单颗粒膜的液晶有序性。瓣环由圆形空腔和中央圆形阻塞物组成。在没有中心障碍物的低纵横比的圆柱体表现出四阶的顺序，除了存在四个缺陷，恢复对称打破了圆形限制。在表面具有强锚定性质的系统中，拓扑结构要求这种行为。相比之下，拓扑结构决定了环形几何形状与没有点缺陷的扭曲四次相兼容。然而，有限的几何形状和有限的尺寸上的相位具有有限的锚定能在壁和弹性刚度的效果导致不同的配置，显示有限的有序区域由域壁分离。我们认为，高度填充的非平衡振动颗粒单层响应几何挫折和极端限制相应的平衡系统的粒子做，前者可以分析的表面自由能，弹性变形和缺陷，平衡液晶。因此，选择性限制的垂直振动单分子层的杆可以作为一个新的工具，研究有序系统中的各种类型的缺陷的创建和动力学的优势。
2020-01-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
What Promotes Smectic Order: Applying Mean Field Theory to the Ends
本研究通过二维平均场模型揭示粒子末端形状（圆润vs尖锐）及尾链长度决定近晶相形成，圆润末端和长尾链通过降低层间可及性促进近晶相在低密度下出现。
2022-12-31 cond-mat.soft
Short and soft: multi-domain organization, tunable dynamics and jamming in suspensions of grafted colloidal cylinders with small aspect ratio
尚未实际探索类的软胶体棒与小的纵横比进行了研究，并显示出非常丰富的相和动态行为，从液体到近熔融状态跨越。这些短而软的纳米圆柱体随着浓度的增加而改变其组织，而不是无序排列，从具有随机取向的各向同性液体到具有优选局部取向的液体，并最终具有局部取向顺序的多域排列。后者产生类似于具有可检测的末端弛豫的结构玻璃的动力学抑制状态，其在增加的浓度上揭示了有序嵌段共聚物中的六方堆积有序的特征。相应的动态响应包括四种状态，都在0.02 g/ml的重叠浓度以上：I）从0.03至0.1 g/mol，系统经历类似液体至固体的转变，其结构弛豫时间增长四个数量级。II）从0.1至0.2g/ml，观察到显著的减慢，并且伴随着从各向同性到多畴结构的演变。III）在0.2和0.6g/mol之间，悬浮液表现出壳互穿和堵塞的特征，其中胶体平台模量线性地依赖于浓度。IV）在0.74g/ml下，在密集堵塞状态下，检测到来自微相分离的嵌段共聚物的六边形填充圆柱体的粘弹性特征。这些属性设置短而软的纳米圆柱体除了长胶体棒（具有大的纵横比），并提供见解，从根本上理解在这个中间软胶体制度的物理，以及和定制的非球形软胶体的流动性能。
2020-08-23 cond-mat.soft
Surface and smectic layering transitions in binary mixtures of parallel hard rods
研究了胶体硬棒与固体基底（硬壁）接触的二元混合物的表面相行为，特别强调了包括近晶A相的相图区域。胶体棒被建模为相同直径和不同长度的硬圆柱体，近似完美对齐。一个基本的测量密度泛函被用来获得平衡密度分布和热力学性质，如表面张力和吸附系数。体相图表现出向列-近晶相和近晶-近晶相分层，近晶相具有不同的组成;在某些情况下，它们是微分馏的。计算出的表面相图的壁面的界面显示出非常丰富的相行为，包括分层过渡和在高压下完全润湿，从而无限厚的近晶膜生长在壁上通过一个无限序列的逐步一阶分层过渡。对于较低的压力完全润湿也获得，但在这里的近晶膜生长在一个连续的方式。最后，在非常低的压力下，壁-面界面表现出临界吸附的近晶相，由于体向列相-近晶相转变的二阶字符。
2010-02-02 cond-mat.soft
Molecular dynamics simulations of the rotational and translational diffusion of a Janus rod-shaped nanoparticle
利用分子动力学（MD）模拟研究了Janus棒状纳米粒子在稠密Lennard-Jones流体中的扩散行为。Janus粒子被建模为一个刚性圆柱体，其每个半侧上的原子与流体分子具有不同的相互作用能，因此包括润湿和非润湿表面。我们发现，旋转和平移扩散系数较大的Janus颗粒具有较高的润湿性对比度，这些值之间的两个极限情况下均匀润湿和非润湿颗粒的约束。它还表明，扩散系数的值的位移平行和垂直于长轴的均匀润湿颗粒同意以及与分析预测，尽管在MD模拟中存在的颗粒表面的有限滑移。它进一步表明，Janus颗粒的扩散是显着不同的均匀颗粒，即，Janus颗粒优先旋转和取向的非润湿侧沿位移矢量，以减少阻力。这种平移和旋转之间的相关性是一致的扩散动力学的球形Janus粒子与两个半球不同的润湿性与以前的结果。
2017-04-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effect of anisotropy on the formation of active particle films
活性胶体属于一类非平衡体系，其中能量的吸收、转换和耗散发生在单个胶体颗粒的水平上，这会导致颗粒的自推进运动和令人惊讶的集体行为。例子包括蒸汽和液体的共存稳定状态的活性粒子与排斥相互作用，现象被称为运动诱导相变。与能动的单细胞生物类似，活性胶体倾向于在限制表面积聚，形成致密的吸附膜。本文研究了自推进粒子在封闭固体表面附近聚集的结构和动力学，着重研究了粒子间各向异性相互作用的影响。我们进行了两个互补的模型的活性粒子的朗之万动力学模拟：椭球粒子通过Gay-Berne势相互作用，和棒状粒子组成的几个排斥Lennard-Jones珠。我们观察到一个非单调的行为的结构形成的集群沿封闭的表面作为一个函数的颗粒的纵横比，与膜传播时，颗粒接近球形，紧凑的集群与刺猬状的颗粒取向更细长的活性颗粒，和一个复杂的动态行为的中间纵横比。团簇形成的稳定时间沿限制表面上的纵横比也显示出非单调的依赖关系，在中间值的局部最小值。此外，我们表明，刺猬状聚集体形成的Gay-Berne椭球体表现出更高的结构稳定性相比，由纯粹的排斥活性杆，这是稳定的，由于粒子的活动。
2022-06-30 cond-mat.soft
Vector-based model of elastic bonds for DEM simulation of solids
本文提出了一种新的计算机模拟由粘结刚体颗粒组成的固体的模型。与质点刚性连接的矢量用于描述单键的形变。提出了键的势能表达式和相应的力和力矩表达式。推导了模型连接参数与粘结剂纵向、剪切、弯曲和扭转刚度的关系式。结果表明，该模型可以准确地描述任何值的债券刚度。根据键长/厚度比提出了两种不同的校准程序。结果表明，可以选择模型的参数，使小变形下的键是等效的Bernoulli-Euler杆或Broschenko杆或短圆柱连接粒子。导出了V型模型参数与键合几何特性和力学特性的简单表达式。对离散直杆和半球壳的动力屈曲进行了计算机模拟。
2012-02-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.atm-clus
Influence of constraints on axial growth reduction of cylindrical Li-ion battery electrode particles
锂离子电池中的硅阳极颗粒在充电期间的体积膨胀可能导致产生不期望的内应力。对于圆柱形颗粒，如果膨胀由于其他颗粒或支撑结构而在轴向方向上受到约束，则这种生长也可能通过屈曲导致失效。为了缓解这个问题，减少轴向增长的可能性进行了理论研究，通过研究简单的修改的实心圆柱体的几何形状。首先，考虑从内部或从外部锂化的环形圆柱体。在这两种情况下，轴向生长的减少并不显着。接下来，明确的物理约束进行了研究，通过添加一个非增长的弹塑性材料：第一，外部环形约束固体硅圆柱体，第二个棒状的内部约束的环形硅圆柱体。在这两种情况下，发现如果约束材料的屈服应力显著高于硅的屈服应力和/或约束的厚度相对高，则可以减少轴向生长。相图的外部和内部约束的情况下，以确定理想的操作区。最后，解释的相图和隔离的关键物理原理，提出了两种不同的简化模型，并恢复数值模拟结果的重要定性趋势。
2014-11-24 cond-mat.soft
Mixtures of anisotropic and spherical colloids: Phase behavior, confinement, percolation phenomena and kinetics
硬棒、片晶和球的悬浮液等熵体系表现出丰富的相行为。几十年来，棒晶和片晶已被成功地用作预测液晶平衡性质的模型。在过去的几年中，硬颗粒模型也在非平衡统计力学的背景下进行了研究，特别是关于玻璃化转变，堵塞，沉降和结晶。最近，各向异性硬颗粒的悬浮液也成为从事软物质复合材料研究的材料科学家们关注的焦点。与导电填料颗粒混合的绝缘聚合物树脂在填料膨胀时变得导电。在这种情况下，连通性渗流的数学主题在现代纳米技术中得到了应用。本文综述了近年来硬粒子模型中的相行为、禁闭效应、逾渗相变和相变动力学等方面的研究进展。在第一部分中，我们讨论了粒子各向异性和耗尽对逾渗转变的影响。在第二部分中，我们提出的结果，在悬浮液中的球体和椭球体的液晶转变的动力学。
2013-10-01 cond-mat.soft
Wetting and particle adsorption in nanoflows
利用分子动力学模拟研究了纳米尺度下密合球形和椭球形粒子在充液圆柱中的运动行为。颗粒，圆柱壁和流体溶剂都被视为原子系统，并特别注意的是不同的流体的润湿性能的影响。虽然修改的固-流相互作用导致显着的变化，在微观结构的流体，其传输特性被发现是相同的散装。独立的颗粒的形状和相对大小，我们发现两个不同的制度作为润湿程度的函数，它们之间的急剧过渡。在高度润湿的悬浮流体的情况下，颗粒以与从连续体Stokes方程的解获得的一致的平均轴向速度移动通过圆柱体。相反，在润湿性较低的流体的情况下，只有粒子的早期运动与连续动力学一致。随后，颗粒最终被吸附到壁上，随后执行间歇性粘滑运动。我们表明，范德沃尔斯力是颗粒吸附现象的主要贡献，并且耗尽力足够弱，可以允许在高度湿润的情况下，最初被吸附的颗粒自发脱附。
2004-06-12 cond-mat.soft
My model, it has three layers: a reduced model of the smectic transition in two dimensions
本文提出一个三层简化模型研究二维近晶转变，通过精确计算自由能发现粒子端部宽度决定向列相与近晶相的稳定性，解释了椭球体与球柱体在形成近晶相上的差异。
2023-10-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On Stretching, Bending, Shearing and Twisting of Actin Filaments II: Multi-Resolution Modelling
我们提出了一个多分辨率的方法来模拟F-肌动蛋白丝。它提供了详细的微观信息，在一个较低的计算成本，在单个单体的水平上，通过由一个基于杆的宏观模型取代部分模拟长丝的基于单体的模型。在基于单体的描述中，G-肌动蛋白由以双螺旋构型结合在表面以形成F-肌动蛋白的椭圆体表示。基于杆的模型更粗糙，其中使用Cosserat模型描述F-肌动蛋白，如前一篇论文所示[arXiv：2112.01480]。使用三个案例研究，旨在测试拉伸，弯曲，剪切和扭曲下的F-肌动蛋白的性能的多分辨率方法进行说明。该方法特别适用于长丝经受弯曲变形的情况。我们调查的限制，使用标准的Cosserat模型捕捉完整的扭转行为的F-肌动蛋白，提出其扩展，占曲率依赖的刚性和扭曲拉伸耦合，以提高整体多分辨率方案的准确性。
2022-03-02 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
The rheology of concentrated suspensions of arbitrarily-shaped particles
我们提出了一个改进的有效介质理论，以获得在任意体积分数的颗粒悬浮液的粘度的浓度依赖性。原则上，我们的方法可以应用于任何颗粒形状，只要在稀释极限下的特性粘度是已知的，并且颗粒不会太长。该程序允许构建一个连续介质模型，其中粒子之间的相关性通过有效体积分数引入。我们已经使用球体、椭圆体、圆柱体、哑铃和其他复杂形状测试了该过程。在硬球形颗粒的情况下，我们的表达式大大改善了以前的模型，如广泛使用的Krieger-Doughnut关系。最终获得的表达式的粘度尺度与有效体积分数，并显示出显着的协议与实验和数值模拟在各种各样的情况。
2010-05-31 cond-mat.soft
Linear aggregation and liquid-crystalline order: comparison of Monte Carlo simulation and analytic theory
许多软物质和生物物理系统由可逆地组装成棒状聚集体的单体组成。如果密度足够高，则聚集体可以有序化成液晶相，并且液晶有序化促进聚集体的增加的生长。显示耦合聚集和液晶有序的系统包括蠕虫状胶束、有色液晶、DNA和RNA以及蛋白质聚合物和原纤维。粗粒度的分子模型，捕捉耦合聚集和液晶有序的关键功能，共同许多不同的系统是缺乏的，特别是，单体的纵横比和聚集体的灵活性，在控制相行为的作用没有得到很好的理解。本文利用蒙特卡罗模拟和解析理论研究了粘性圆柱的最小系统。圆柱形单体主要通过硬核相互作用相互作用，但可以堆叠和端对端结合。我们提出了几个不同的圆柱体的纵横比和一系列的端到端的结合能的结果。该相图在性质上类似于有色液晶的相图，具有各向同性的柱状三相点。三相点的位置对单体的长径比敏感，聚集体的持续长度随温度的变化受相互作用势的控制，表明相互作用势的形式影响体系的相行为.我们的分析理论表明，改进与以前的理论相比，在定量预测的I-N过渡相对较硬的聚集体，但需要更好地处理聚集体的灵活性。
2010-07-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
