Short-time dynamics of monomers and dimers in quasi-two-dimensional colloidal mixtures
我们报告的胶体混合物的单体和二聚体高度限制在两个玻璃板之间的短时动力学。在低浓度下，胶体运动的实验测量值与低雷诺数下的纳维-斯托克斯方程的解吻合得很好，该方程考虑了由于壁颗粒流体动力学力而导致的每个颗粒上的拖曳力的增加。我们发现，短时间内的扩散系数的单体和二聚体的质心的比率保持独立的总包装分数和二聚体的摩尔分数浓度附近的结晶转变。对于二聚体的短时扩散系数的平行分量和垂直分量之间的比率，观察到相同的物理情形。这种动力学行为通过分子动力学计算机模拟得到证实，该计算机模拟明确包括由溶剂诱导的颗粒-颗粒流体动力学力。因此，我们的研究结果指出，粒子-粒子的流体动力学相互作用对扩散系数的影响是相同的，因此，在两个物种的因子。
2015-12-22 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
Emergent colloidal edge currents generated via exchange dynamics in a broken dimer state
控制物质的流动到微米级的限制在材料和环境科学中具有核心重要性，直接应用于纳米微流体，药物输送和生物技术。微粒的电流通常由不同性质的外场梯度产生[例如，电的、磁的、光的、热的或化学的]，其难以在空间上扩展的区域和样本上控制。在这里，我们展示了一个一般的战略，组装和运输可极化的微粒在流体介质中，通过限制和磁偶极相互作用的组合。我们使用一个均匀的磁调制组装成旋转的二聚体状态和沮丧的二元晶格分散的粒子，并产生集体边缘电流所产生的一种新的，场同步的粒子交换过程。这些动力学状态类似于电子和分子系统中的回旋加速器和跳跃轨道，从而为理解和设计凝聚态物质中不同长度尺度的类似过程铺平了道路。
2019-11-14 cond-mat.soft
Self-Assembly and Nonlinear Dynamics of Dimeric Colloidal Rotors in Cholesterics
本文模拟研究了粒子表面具有切向序参量排列的胆甾相液晶中两个胶体粒子的物理行为。对之间的有效力是吸引力在短距离和有利于组装胶体二聚体在特定的方向相对于当地的导演场。当被一个恒定的力沿着螺旋轴拉过流体时，我们发现这样的二聚体旋转，或者连续地或者逐步地伴随着相位滑移事件。这些情况下分离的急剧的动力学过渡和导致，分别为一个常数或不断增加的相位滞后之间的二聚体取向和本地的双折射导演。
2012-01-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-assembled structures of colloidal dimers and disks on a spherical surface
通过Monte Carlo（MC）计算机模拟，研究了客体粒子存在下两亲性二聚体二元混合物模型在球面上的自组装。所有的粒子都有一个硬核，但二聚体的一个单体也通过短程吸引势与客体粒子相互作用。我们观察到的各种形状的聚集体的形成作为混合物的组成和客体颗粒的大小的函数。我们的MC模拟是对胶体聚集在弯曲表面上的实验的微观理解的又一步，如油滴。
2021-06-10 cond-mat.soft physics.comp-ph
Stirring supercooled colloidal liquids at the particle scale
本文利用旋转的超顺磁颗粒二聚体在硬球胶体悬浮液中产生局部扰动，通过共聚焦显微镜追踪发现切向速度随距离呈指数衰减，且接近胶体玻璃化转变时特征长度尺度增大、颗粒滑移减少。
2025-05-03 cond-mat.soft
Reentrant Disordering of Colloidal Molecular Crystals on 2D Periodic Substrates
我们研究胶体有序和无序的二维周期性基板上的每个基板的胶体的数量最小是两个或三个。胶体形成具有取向有序的二聚体或三聚体状态，称为胶体分子晶体。在一个固定的温度下，在没有基板的情况下，胶体是在一个三角形的浮动固体状态，在增加基板的强度，我们发现一个过渡到一个有序的胶体分子晶体状态，然后过渡到一个无序的状态，其中胶体仍然形成二聚体或三聚体，但失去了取向顺序。这些结果与最近的实验结果一致。
2004-04-23 cond-mat.soft
Reconfigurable interactions and three-dimensional patterning of colloidal particles and defects in lamellar soft media
胶体系统具有重要的应用，从光子晶体的制造到原子晶体和玻璃中通常遇到的现象的直接探测。新的应用-如纳米天线，等离子体传感器和纳米电路-提出了一个挑战，实现稀疏的胶体组装与可调粒子间的分离，可以随意控制。我们展示了可重构的多尺度相互作用和组装介导的缺陷在胆甾相液晶，探测通过激光操纵和三维成像的胶体。我们发现，胶体吸引通过距离无关的弹性相互作用时，钉到两端的cross-oily条纹，线缺陷，其中一个或多个层被中断。然而，位错和油性条纹也可以被光学操纵以诱导扭结，允许人们将它们锁定到所需的配置中，这些配置通过用于颗粒连接缺陷的结构转变的弹性能量势垒来稳定。由于这些缺陷的弹性能量景观的影响下，亚片层大小的胶体自组装成模仿的位错和油条纹的核心结构。这些缺陷嵌入胶体之间的相互作用可以通过光学引入位错扭结从吸引到排斥。缺陷-颗粒相互作用的可重构性质允许通过操纵胶体来图案化缺陷，并且进而通过这些缺陷来图案化颗粒，从而在从缺陷核心的尺寸到样品尺寸的范围内的尺度上实现期望的胶体配置。这种缺陷胶体雕刻可以扩展到其他层状介质，提供了介观复合材料的光学引导自组装与预先设计的属性的手段。
2016-12-28 cond-mat.soft
Holographic characterization and tracking of colloidal dimers in the effective-sphere approximation
胶体球的同轴全息图可以用光散射的洛伦兹-米氏理论进行分析，以纳米级精度测量球体的三维位置，同时以千分之一的精度测量其直径和折射率。将相同的技术应用于非球面或不均匀的颗粒，产生代表颗粒几何形状和组成的平均值的有效球体的位置、直径和折射率。这种有效球的解释已成功地应用于多孔，酒窝和涂层的球体，以及纳米颗粒的分形簇，所有的不均匀性出现在小于光波长的长度尺度。在这里，我们结合数值和实验研究，探讨有效领域的特征对称二聚体的微米级领域，一类非球面物体，通常出现在现实世界中的分散体。我们的研究表明，有效球的解释有效地识别二聚体的单分散胶体球的全息表征研究。二聚体轴向位置的有效球估计值与其质心的真实值非常接近。此外，有效球直径和折射率的趋势可用于测量二聚体的三维取向。当应用到胶体二聚体运输的Poiffille流，估计的取向分布是一致的预期布朗粒子经历杰弗里轨道。
2020-12-24 cond-mat.soft physics.optics
Shape-dependent oriented trapping and scaffolding of plasmonic nanoparticles by topological defects for self-assembly of colloidal dimers in liquid crystals
我们展示了支架的等离子体纳米粒子的拓扑缺陷诱导的胶体微球，以匹配其表面边界条件与均匀的远场排列在液晶主机。取代能量昂贵的液晶区域的减少的顺序，各向异性纳米颗粒具有凹或凸的形状不仅稳定地定位在缺陷，而且相对于微球表面自取向。使用激光镊子，我们操纵随之而来的纳米粒子-微球胶体二聚体，探测弹性结合的强度，并展示自组装的层次胶体超结构，如链和阵列。
2016-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
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
Equilibrium Configurations and Energetics of Point Defects in Two-Dimensional Colloidal Crystals
我们展示了一种新的方法引入点缺陷（单和双空位）在一个封闭的单层胶体晶体通过操纵单个粒子与光镊。数字视频显微镜用于研究真实空间和时间中的缺陷动力学。我们分析了缺陷核中粒子的拓扑排列，并建立了它们与系统能量学的联系。发现热涨落激发点缺陷形成\textit{dislocation multipole}组态。我们提取了位错对势在近场，核心重叠和线弹性是不适用的。
2000-12-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Colloidal Molecules in Activity Gradients
我们考虑两个活性布朗粒子的刚性组装，形成活性胶体二聚体，在活性梯度。我们分析表明，取决于两个粒子的相对取向的活性二聚体积累在区域的高或低的活动，分别对应于，趋化性和抗趋化性。某些活性二聚体显示趋化和抗趋化行为，这取决于活性的强度。我们的粗粒度的福克-普朗克方法产生一个有效的潜力，我们用它来构建一个非平衡相图，分类的二聚体根据他们的战术行为。此外，我们表明，对于某些二聚体的运动实现了更高的持久性类似的宏观设备中的方向盘的效果。这项工作可能是有用的自主活性胶体结构的设计，调整其运动取决于当地的活动梯度。
2022-07-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Theory of interacting dislocations on cylinders
我们研究的力学和统计物理的位错相互作用的圆柱体，受到外部应力的棒状细菌细胞壁和圆柱形组装体的胶体颗粒的伸长的动机。对位错间的相互作用能和相互作用力进行了解析求解，并进行了渐近分析。即使对于相对较小的系统，连续弹性理论的结果也与有限格点上的数值模拟结果吻合得很好。圆柱体上孤立的位错起着晶界的作用.考虑到胶体晶体，我们表明，鞍点创建的Peach-Koehler力的位错在圆周方向上，导致位错对解开。计算了任意迁移率张量和外应力下位错解束缚的热形核率，包括扭转诱导Peach-Koehler力沿圆柱轴的情况.令人惊讶的是，丰富的现象出现在圆柱位错，尽管它们的高斯曲率消失。
2013-01-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Strain Fields in Repulsive Colloidal Crystals
局部线弹性应变场的概念通常用于冶金研究界，以近似晶体缺陷周围原子位移的集体效应。在这里，我们表明，弹性应变场近似是一个有用的工具，在胶体系统。对于具有排斥性粒子相互作用势的胶体晶体，给定类似的力学性质，更尖锐的势导致：1）由熵主导的变形自由能，2）应变场波动的方差更低，3）位错核心区域附近的拉伸-压缩不对称性增加，以及4）线弹性近似的适用性窗口更小。我们发现，熵胶体晶体的线性行为的窗口扩大的压力下，粒子间的分离充分超过陡峭的排斥相互作用的范围。
2018-02-20 cond-mat.soft
Role of local assembly in the hierarchical crystallization of associating colloidal hard hemispheres
自然界中广泛存在着由简单构件的局部结合形成复杂结构的分级自组装，但局部组装的本质作用尚不清楚。在这项工作中，通过使用计算机模拟，我们研究了一个简单的模型系统，包括相关的胶体半球结晶成面心立方晶体组成的球形二聚体的半球，专注于二聚体的形成对分级结晶的影响。我们发现，除了帮助晶体形核，因为增加的对称性的积木，半球之间的关联也可以诱导两个重入熔融和重入结晶取决于相互作用的范围。特别是当相互作用是高度粘性时，我们观察到一种新的相同晶体的重入结晶，它只在一定的温度范围内熔化。这为通过调节局域缔合的涨落来制备响应性晶体材料提供了一个新的方向。
2017-09-25 cond-mat.soft
Geometric background charge: dislocations on capillary bridges
最近的实验表明，胶体晶体局限于弱弯曲的毛细管桥引入组的位错组织成“褶”作为手段，以减轻应力所造成的高斯曲率的表面。我们认为这种曲率屏蔽机制的发病，通过检查孤立的位错和自由边界的毛细管桥的mantitials的能量学。边界提供了一个重要的贡献的问题，类似于一个背景电荷，“中和”的不平衡的综合曲率的表面。这使得它有利于拓扑中性位错和位错群-而不是拓扑带电的向错和疤痕-以减轻由表面的不平衡高斯曲率引起的应力。这种效应适用于具有非零积分高斯曲率和无应力边界条件的表面上的任何晶体。我们通过数值计算限制在弱正曲率和负曲率表面上的缺陷弹簧晶格的能量来证实分析结果
2012-06-19 cond-mat.soft
Optical Tweezers as a Micromechanical Tool for Studying Defects in 2D Colloidal Crystals
本文报道了一些新的结果，从分析的视频显微镜数据在以前的实验中获得的二维（2D）胶体晶体。据报道，以前，光镊可以用来创建单和双空位在二维胶体晶体。在这里，我们报告的结果上创建一个空位间隙对，以及三空位。结果表明，空位-间隙对可以是长寿命的，但它们会相互湮灭。三空位的行为是最有趣的，因为它波动之间的配置绑定对的位错和局部非晶态。这一观察的相关性的问题的性质的2D熔化进行了讨论。
2011-08-09 cond-mat.soft
Structure-dynamics relationship in ratcheted colloids: Resonance melting, dislocations, and defect clusters
我们考虑一个二维胶体分散体的软核粒子驱动的一维随机闪烁棘轮，诱导一个时间平均定向粒子电流通过系统。当定向电流接近与棘轮频率与系统的弛豫频率的共振相关联的最大值时，其经历非平衡熔化转变。我们使用广泛的分子动力学模拟提出了一个详细的棘轮速率平均密度平面的相图。借助于数值计算的结构因子、固体和六方序参量以及对关联函数，我们证明了非平衡熔化是从准长程有序固体到六方有序相的连续转变。这种转变是由位错的解束缚和致密的线状缺陷团的形成所介导的。
2019-11-09 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
Motile dislocations knead odd crystals into whorls
热涨落和势力之间的竞争是我们理解相变和平衡态物质的基础。使物质脱离平衡可以产生一类新的相互作用，这种相互作用既不是吸引力也不是排斥力，而是横向的。这种横向力的存在立即提出了一个问题，即它们如何干扰物质自组织的基本原理。尽管最近兴趣大增，但这个问题仍然悬而未决。在这里，我们表明，激活横向力均匀旋转的胶体单位一般变成一个晶体螺旋状态，否则静止的固体动态形状的自推进位错。极小模型和全流体动力学模型的模拟建立了这些自捏合多晶体的混沌动力学的一般性质。使用连续介质理论，我们解释了奇数和霍尔应力合谋从内部不稳定的手性晶体。这种手征不稳定性产生不受自推进束缚的位错。它们的扩散最终导致了平衡物质无法达到的水晶螺旋状态。
2021-10-11 cond-mat.soft
Charging-driven coarsening and melting of a colloidal nanoparticle monolayer at an ionic liquid-vacuum interface
我们诱导和调查的粗化和熔融动力学的初始静态纳米粒子胶体单层在离子液体真空界面，由一个聚焦的，扫描电子束驱动。粗化通过晶粒界面迁移和较大尺度的运动（如晶粒旋转）发生，通常由滑动位错促进。使用电润湿模型，从而在界面处的颗粒溶剂化，一旦他们积累的电荷招募足够的抗衡离子submerged的颗粒解释的面积分数，驱动熔化的单层的逐步减少。受到随机粒子从单层去除，熔化概括在模拟与伦纳-琼斯潜力。这种新的驱动机制的胶体系统，其动力学的时间尺度，我们可以控制的加速电压，打开的可能性，操纵粒子的相互作用，而不需要改变粒子的固有特性或表面处理。此外，利用电子成像的颗粒尺寸的减小提供了在典型的胶体和分子系统之间的较少探索的制度中间观察力和时间尺度的机会。
2020-09-08 cond-mat.soft
Melting of non reciprocal solids: how dislocations propel and fission in flowing crystals
本研究通过实验与模拟，揭示非互易力如何推进并分裂流体动力学驱动维格纳晶体中的位错，导致晶界网络重塑及界面熔化，并论证拓扑缺陷与非互易相互作用共同作用会破坏违背牛顿第三定律的晶体。
2025-02-28 cond-mat.soft
Ground states of colloidal molecular crystals on periodic substrates
球形胶体在周期性外场作用下的二维悬浮液表现出丰富的分子晶相。我们研究在模拟的基态配置的二聚体和三聚体系统，实现正方形和三角形晶格，当两个或三个宏离子被困在每个外部潜在的最小值。的棋盘格或条纹类型的二分订单报告一起更复杂的四分订单，设想聚集在一个单一的潜在的最低限度作为一个复合刚性物体的胶体的缺点进行了讨论。这项工作也揭示了简化假设的基础上以前的理论治疗，使可能的自旋模型的映射。
2008-02-01 cond-mat.soft
Phonons in two-dimensional soft colloidal crystals
用视频显微镜和协方差矩阵分析法测量了由温敏微凝胶颗粒组成的原始和多晶单层胶体晶体的振动模式。在低频率下，两种晶体类型中都观察到二维谐波晶体的德拜关系;在较高频率下，声子态密度中的范霍夫奇异性的证据被实验噪声和测量统计数据显着模糊。这些误差的影响进行了分析，使用数值模拟。我们介绍的方法来纠正这些限制，它可以适用于无序系统以及结晶的，我们表明，应用程序的误差校正程序的实验数据导致更明显的范霍夫奇异的原始晶体。最后，准本地化的低频率模式在多晶二维胶体晶体被确定和证明与结构缺陷，如位错，这表明准本地化的低频率声子模式可用于识别易受重排的晶体以及非晶态固体的局部区域。
2013-09-11 cond-mat.soft
Two-dimensional Brownian motion of anisotropic dimers
我们研究了胶体二聚体的二维运动，通过单粒子跟踪和比较的实验观察得到的亮场显微镜各向异性扩散的理论预测。比较是基于实验室和粒子框架中的均方位移以及自中间散射函数的概括，这提供了对二聚体的旋转动力学的见解。扩散各向异性导致可测量的旋转-旋转耦合，其通过使坐标系与颗粒的初始取向对准而变得最突出。特别是，我们发现分裂的时间依赖性的扩散系数平行和垂直于二聚体的长轴，在取向弛豫时间衰减。自中间散射函数与纯指数弛豫的偏差很小，但可以通过实验解决。理论预测和实验结果吻合定量。
2021-08-02 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
Rheology of colloidal microphases in a model with competing interactions
模拟具有竞争相互作用的胶体颗粒模型，研究了胶体微相的二维流变特性。由于短程吸引力和长程排斥力之间的竞争，作为密度的函数，该模型表现出各种微相，如团簇，条纹或带有气泡的晶体。我们准备在一个有限的微相系统采用蒙特卡罗模拟，然后淬火系统在T=0。然后通过施加拖曳力曲线来剪切所得到的配置。我们集成数值的运动方程的颗粒和分析的动力学作为密度和施加的应变率的函数。我们测量的应力-应变曲线和表征的胶体微相的屈服。结果取决于微相的类型：（i）团簇容易沿层剪切，旋转有助于相对运动。(ii)平行于流动方向的条纹容易剪切，垂直于流动方向的条纹容易堵塞，在足够强的剪切速率下，垂直条纹的方向与流动方向一致。(iii)具有气泡的晶体通过沿着气泡破裂并最终形成条纹而屈服。我们讨论的位错，所发射的气泡，在屈服过程中的作用。
2008-02-08 cond-mat.soft
Inertia-driven propulsion of asymmetric spinner-dimers at moderate Reynolds numbers
本文通过流体动力学模拟研究中等雷诺数下雪人状旋转体二聚体的惯性推进，揭示对称性破缺使纯转动产生净平动，并展示推进方向可调及货物输运能力。
2025-06-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Interplay between elastic fields due to gravity and a partial dislocation for a hard-sphere crystal coherently grown under gravity: driving force for defect disappearance
我们先前观察到，通过蒙特卡罗模拟，在重力下相干生长的硬球晶体中，内在的桩错通过肖克利部分位错的滑动收缩<001>[Mori等人，Molec. 105，1377（2007）];这是对十年来长期存在的问题的回答，为什么胶体晶体中的堆积无序在重力下减少[Zhu等人，Nature 387，883（1997）]。在这里，我们提出了一个弹性能量计算;除了部分位错的自能[Mori等人，Prog. Theor. 178，33（2009）]，我们计算了由于重力引起的弹性场和由于肖克利部分位错引起的弹性场之间的交叉耦合项。交叉项是线性尺寸R的递增函数，在该线性尺寸R上弹性场扩展，示出了部分位错向晶粒的上边界移动的驱动力。
2010-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Topological defects in buckled colloidal monolayers
Harvey Mudd College（哈维穆德学院）
研究褶皱胶体单层中拓扑缺陷的形成、运动及相互作用，揭示其在晶体边界和自旋域粗化中的作用，为预测系统材料性质和老化提供基础。
2026-03-04 cond-mat.soft
Complex Self-Assembly from Simple Interaction Rules in Model Colloidal Mixtures
通过较小块的自组装来构建具有层次秩序的结构不仅是自然的特权，而且是设计具有定制功能的人造材料的策略。我们探讨在模拟的自发组装胶体粒子到扩展的结构，使用球体和大小不对称的二聚体作为溶质粒子，同时处理溶剂隐式。除了刚性核心的所有粒子，我们假设一个有效的短程吸引力之间的领域和小单体，以促进，通过基本规则，二聚体介导的聚集领域。从一个完全无序的配置，我们遵循系统在低温和低密度的演化，作为两个物种的相对浓度的函数。当球体和大单体的大小相同时，我们观察到球体的细长聚集体的出现，无论是断开连接还是交联，以及结晶双层。随着球体变大，自组装的情况发生了变化，随着具有晶体有序性的柔性膜片和单层囊泡的加入，整体上变得更加丰富。有了这种广泛的结构，我们的模型可以作为一个可行的模板，以实现更好地控制自组装在稀释悬浮液中的微米级颗粒。
2020-02-14 cond-mat.soft physics.chem-ph
Diffusion of Point Defects in Two-Dimensional Colloidal Crystals
我们报告的第一个研究点缺陷，单和双空位，在一个有限的2-D胶体晶体在真实的空间和时间，使用数字视频显微镜的动态。缺陷是通过操纵单个粒子与光镊。单空位的扩散速率为$D_{mono}/a^{2}\cong3.27\pm0.03$ Hz，双空位的扩散速率为$D_{di}/a^{2}\cong3.71\pm0.03$ Hz。确定了元素扩散过程，发现双空位的扩散由\textit{dislocation dissociation-recombination}机制增强。此外，缺陷不遵循简单的随机行走，但它们的跳跃表现出记忆效应，这是由于它们的稳定配置的对称性降低（与三角形晶格相比），以及晶格模式的缓慢弛豫速率。
2001-03-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Relaxation of interstitials in spherical colloidal crystals
球形胶体晶体（CC）在两种液体之间的界面上自组装。这些2D结构非常规地结合了局部六边形顺序和球形几何形状。如今，通过改变它们的结构来积极地研究CC。然而，由于自组装结构的独特性及其寿命短，此类实验结果的统计分析受到限制。在这里，我们进行了数值实验，以调查的CC结构松弛后，侵入间隙的途径。在过阻尼分子动力学框架下模拟了这一过程。松弛的发生是由于与扩展拓扑缺陷（ETD）的相互作用，这些缺陷是由它们的固有高斯曲率在球形CC中强制诱导的。对弛豫途径的类型进行了分类，并对低温区弛豫途径的概率进行了估计。为了分析结构的变化，在放松过程中，我们使用父相的方法，使我们能够描述的全球组织的球形秩序。这种组织仅通过最典型的弛豫途径得以保留，导致填充ETD区域内整合的空缺之一。与此相反，其他途径使ETD中心移动，并能强烈地重建ETD的内部结构。讨论了弛豫过程的温度依赖性和位错解束缚机制。在松弛的球形结构和平面六角晶格的特定片段的共同特点。
2015-09-26 cond-mat.soft
Confinement and shear effects on the rotational diffusion of a minimal virus-inspired colloidal particle
División de Ciencias e Ingenierías, Universidad de Guanajuato（瓜纳华托大学理学院与工程学院）
通过耗散粒子动力学模拟，研究振荡剪切流和受限空间对带有二聚体的刚性球体（模拟包膜病毒）旋转扩散的影响，发现旋转扩散系数受流动振幅强烈调制，而受刺突数量影响较弱。
2026-05-26 cond-mat.soft
Shape multistability in flexible tubular crystals through interactions of mobile dislocations
我们研究的途径，形状多稳定性和形状变形的圆柱形拓扑结构的柔性结晶膜，使位错的滑移流动性。使用计算建模，我们得到的机械平衡状态呈现各种各样的管状晶体变形的几何形状，由于有效的缺陷相互作用与切平面外的变形，重新定向管轴的相互作用。重要的是，这种相互作用往往稳定的缺陷配置完全不同于那些预测的二维晶体局限于一个刚性圆柱体的表面。我们发现，竞争状态的相对和绝对稳定性强烈依赖于控制参数，如弯曲刚度，施加的应力，和自发曲率。使用稳定的位错对排列作为构建模块，我们证明可以通过施加某些稀疏的缺陷模式来编程细晶管的目标宏观三维构象。我们的研究结果揭示了可控和可重构的胶体管几何形状的广阔设计空间，也与碳纳米管和微管具有潜在的相关性。
2021-08-23 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Spin models for orientational ordering of colloidal molecular crystals
暴露于周期性外场的二维胶体悬浮液表现出多种分子晶相。在那里，两个或更多个胶体在潜在最小值的晶格位置组装，以构建新的结构实体，称为分子。以势的强度和填充率为控制参数，可以诱导到非常规取向有序态的相变。我们介绍了一种方法，专注于相关的相序取向状态的离散集。取向有序的状态映射到经典的自旋系统。我们构造了适合于统计力学讨论的三角形晶格上的二聚体和三聚体分子的有效哈密顿量。平均场分析产生了丰富的相位行为，这是由蒙特卡罗模拟证实。
2006-08-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Particle-resolved topological defects of smectic colloidal liquid crystals in extreme confinement
液晶的受限样品的特征在于各种拓扑缺陷，并且可以暴露于外部约束，例如具有非平凡拓扑的极端限制。在这里，我们探讨的内在结构的近晶胶体层之间的相互作用熵和强加的外部拓扑结构。考虑一个环形限制作为一个基本的例子，过多的竞争状态被发现与非平凡的缺陷结构，从层状状态到多个近晶域和阵列的边缘位错，我们称之为Shubnikov状态正式类比的特性的II型超导体。我们的粒子分辨结果是通过热胶体棒的实空间显微镜和基于基本测量的硬各向异性体的密度泛函理论的结合获得的，在定量水平上一致。
2021-02-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Directional Locking Effects and Dynamics for Particles Driven Through a Colloidal Lattice
我们研究了一个单一的胶体粒子驱动通过一个胶体晶格，可以扭曲响应驱动粒子的动力学。我们发现了一个非常丰富的各种动态锁定现象，因为我们不同的角度施加的驱动器相对于胶体晶格的取向。当被驱动的胶体锁定在某些晶格对称方向时，它的运动不一定与驱动器对齐。向被驱动的粒子施加横向力可以导致驱动方向上的阻力增加或减少，这取决于驱动的角度。动态锁定在纵向和横向速度与驱动力的曲线中产生异常，包括负微分电阻的步骤和制度。随着被驱动的粒子与周围晶格的相互作用增加，周围介质中发生显著的扭曲或位错，结果增强了定向锁定。我们将这些结果与在固定衬底上驱动粒子所获得的结果进行比较，并表明当允许底层晶格扭曲时，会发生更丰富的各种行为。我们讨论了如何使用这个系统的粒子物种分离时，不同的锁定角发生在不同的驱动器不同的颗粒尺寸。我们还表明，最明显的锁定相应观察到的温度高达胶体晶格的熔融转变。
2003-12-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active chiral molecules in activity gradients
虽然活性胶体分子的行为是很好的研究，现在为一个恒定的活动，活动梯度的影响是少得多的理解。在这里，我们探讨了一个最简单的分子在活动梯度，即活性手性二聚体组成的两个粒子具有相同大小的相反的主动扭矩。我们分析表明，随着扭矩的增加，二聚体开关其行为从抗趋化性趋化。突现趋化性的起源是两个粒子对活度梯度的合作探索。当其中一个粒子移动到较高活性区域时，另一个粒子朝向较低活性区域移动，导致在较高活性方向上的净偏差。我们做了一个比较研究的手性活性粒子和带电的布朗粒子在磁场和显示，尽管基本相似的奇扩散行为，他们的动力学和趋化行为一般是不等价的。我们明确地证明了这一点，在二聚体组成的带相反电荷的活性粒子，它仍然是任何磁场的抗趋化性。
2022-07-01 cond-mat.soft
Sequences of dislocation reactions and helicity transformations in tubular crystals
通过Langevin动力学模拟研究管状晶体，发现多种不可逆缺陷变换及其自发序列，并展示利用时变外力控制这些序列的简单方法。
2023-09-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Highly cooperative stress relaxation in two-dimensional soft colloidal crystals
晶体中的应力松弛是由缺陷的形成和扩散介导的。虽然已经很好地确定了外部产生的应力如何通过晶格中位错的增殖和运动来松弛，但晶体如何应对内应力仍然相对未知。我们通过实验和模拟研究了二维软胶体晶体中高度局部化的应力如何松弛。当单个粒子被主动激发时，通过光学镊子，产生了丰富多样的高度集体应力松弛机制。这些表现在开放的字符串的形式合作移动粒子通过运动的解离空位-间隙对，和封闭的循环的移动粒子，这要么是由于合作旋转在瞬态产生的圆形晶界或通过关闭一个开放的字符串的空位-间隙对的湮灭。令人惊讶的是，我们发现同样的集体事件发生在仅由热波动激发的晶体中;晶格内的大的热搅动可以触发数百个粒子的不可逆位移。我们的研究结果说明了如何局部应力可以诱导大规模的合作动力学在二维软胶体晶体和新的光在超软晶体的稳定机制。
2014-06-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Measuring nonlinear stresses generated by defects in 3D colloidal crystals
晶体的机械、结构和功能特性由其缺陷决定，这些缺陷周围的应力分布对于理解输运现象具有广泛的意义。当缺陷密度上升到现实世界材料中常见的水平时，传输由主要是非线性的局部应力控制。然而，这样的应力场不能使用常规的整体和局部测量技术来测量。在这里，我们报告直接和空间分辨的实验测量周围的胶体晶体缺陷核心的非线性应力，并表明，在空位核心的应力产生有吸引力的相互作用。我们还直接可视化周围的位错核心的结晶区域的软化，并发现在静态多晶体的应力波动是均匀分布的，而不是本地化的晶界，是在应变原子多晶体的情况下。非线性应力测量对应变硬化、屈服和疲劳具有重要意义。
2016-09-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Application of Machine Learning for the Identification of 2D Colloidal Assemblies: A Case Study on Particles of Distinct Shapes
Astrakhan Tatishchev State University（阿斯特拉罕塔季谢夫国立大学）；Caspian Institute of Maritime and River Transport named after Admiral General F.M. Apraksin – the affiliation of “Volga State University of Water Transport”（以海军上将F.M.阿普拉克辛命名的里海海事和河运学院——伏尔加水运大学下属机构）
采用YOLO模型识别不同形状颗粒（球、椭球、长方体、棒）的二维胶体单层组装体（孤立粒子、二聚体、链、簇、环），合成数据训练模型在实验图像上平均误差43.1%，对几何形状敏感。
2026-09-09 cond-mat.soft
Avalanches, Plasticity, and Ordering in Colloidal Crystals Under Compression
利用数值模拟，我们研究胶体与长程库仑相互作用局限在一个二维槽势进行动态压缩。随着封闭井深度的增加，胶体通过弹性变形运动，其间穿插着间歇性的爆发或塑性运动的雪崩。在这些雪崩中，胶体重新排列以通过采用各向同性的平均晶格常数来最小化它们的胶体-胶体排斥相互作用能，尽管压缩具有各向异性性质。雪崩的形式剪切带事件，减少或增加系统的结构秩序。在较大的压缩，雪崩与减少的行的胶体，适合在限制电位，和雪崩之间的胶体可以表现出部分结晶，甚至近晶有序。雪崩过程中的胶体速度分布有一个非高斯的形式与幂律尾巴和指数是一致的，发现为滑移位错的速度分布。我们观察到类似的行为，当我们随后的系统，并找到一个部分滞后反应反映了不可逆的塑性事件。
2015-03-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Optothermal Revolution: Colloids in an Optical Ring Trap
本研究实验发现环形光学照明下胶体二聚体和三聚体在光热相互作用下产生定向旋转，揭示了通过光场强度调控其动力学的机制，为理解生物群体协调运动提供了模型。
2024-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.optics
Properties of the Broad-Range Nematic Phase of a Laterally Linked H-Shaped Liquid Crystal Dimer
为了寻找新型的液晶材料，合成了一种横向连接的H型液晶二聚体。该材料的独特特征是具有非常宽的温度范围（约50 ℃）的α-相，这与其他报道的主要显示近晶相的H-二聚体形成对比。该材料在纳米尺度（存在近晶簇）和宏观尺度下表现出有趣的纹理特征。也就是说，在一定温度下，材料的平坦样品显示畴壁的出现。这些畴壁是由表面锚定过渡和具有不同倾斜指向矢的分离区域引起的。高于和低于这个转变温度的材料代表一个单轴向的结晶，在平面样品和样品的缺陷与胶体夹杂物，自由悬浮液滴，X-射线衍射和透射电子显微镜的研究证实。
2014-04-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
Optoelectronically Directed Self-Assembly of Active and Passive Particles into Programmable and Reconfigurable Colloidal Structures
Tel-Aviv University（特拉维夫大学）；University of the West of England（西英格兰大学）；Raman Research Institute（拉曼研究所）
通过光电子调控实现主动-被动胶体粒子可控自组装，揭示频率依赖性相互作用与结构多形性在可重构微尺度机器设计中的作用。
2025-12-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Novel Phases and Reentrant Melting of Two Dimensional Colloidal Crystals
我们调查二维（2D）熔化的一维（1D）周期性的潜在的存在下，例如，在最近的实验中实现的2D胶体进行两个干涉激光束。发现相图的拓扑结构主要取决于两个因素：二维晶体和周期性势槽的相对取向，其选择一组平行于槽的布拉格平面，以及这些布拉格平面之间的间距a'与周期性势的周期d的可伸缩性比p= a'/d。相图的复杂性随着位错比p的大小而增加。富相图中发现了“调制液体”、"浮动“和"锁定浮动”固体和近晶相。这些相之间的相变分为两个广泛的普遍性类别，粗糙化和熔化，分别由位错壁和位错的扩散驱动。我们讨论了这些相的关联函数和静态结构因子，并对接近相边界的普遍特征进行了详细的预测。我们预测，高度屏蔽的短程相互作用的带电系统，这些熔化过渡一般是作为一个功能的周期性电位的强度，预测是符合最近的二维胶体实验的折返。我们的研究结果对未来实验的影响进行了讨论。
2000-08-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Monte Carlo simulation of growth of hard-sphere crystals on a square pattern
本文用蒙特卡罗模拟方法模拟了硬球在正方形图形上的胶态外延生长。这是先前模拟的延伸;我们观察到收缩的内在堆垛层错通过肖克利部分位错的滑动在倾斜方向上延伸，该部分位错终止于fcc（001）堆垛中的下端[Mori等人，Molec. 105（2007）1377]，这是对为什么胶体晶体中的缺陷被重力减少的问题的回答[Zhu等人，Nature 387（1997）883]。我们解决了以往模拟的不足之处，将fcc（001）堆积的驱动力，即小周期边界模拟箱的应力，改为底部图案的应力。我们已经观察到在这种可实现的条件下堆垛层错的消失。在重力能mgd略小于热能kT的条件下，重心的下沉是平滑的，且为单一的松弛模式。在快照中，四面体结构经常出现，这表明桩断层四面体的形成。
2010-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Particle-Mediated Tuning of Defect Stability in Lamellar Block Copolymer Systems
Institute of Physics, Johannes Gutenberg University Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学物理研究所）；Instituto de Física del Sur (IFISUR), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Universidad Nacional del Sur（南方物理研究所（IFISUR），阿根廷国家科学研究委员会（CONICET），南方国立大学）
该研究用混合粒子/金兹堡-朗道模型，探究胶体颗粒尺寸与表面图案化对层状嵌段共聚物中位错对形成能的调控规律，为控制其拓扑缺陷稳定性提供了定量指导。
2026-09-01 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
