Local Melting and Drag for a Particle Driven Through a Colloidal Crystal
我们数值研究了胶体粒子驱动通过胶体晶体作为温度的函数。当被驱动粒子的电荷大于或相当于构成晶体的胶体的电荷时，可以发生局部熔化，其特征在于在被驱动粒子周围的晶格中产生缺陷。缺陷的产生伴随着对被驱动颗粒的拖曳力的增加以及大的噪声波动。我们讨论了这些结果的相似之处观察到的超导体中的涡旋的峰值效应现象。
2003-10-02 cond-mat.soft cond-mat.supr-con
Bond-orientational Order in Melting of Colloidal Crystals
利用布朗动力学方法研究了具有$'$软$'$ Yukawa势的胶体体系在熔融转变过程中的取向有序。在二维体系中计算了键取向序参量$Φ_{6}$和键取向序函数$g_B(r)$。结果表明，在二维熔融中确实存在两阶段相变和六角相，这与Kosterlitz-Halperin-Nelson-Young理论的预言是一致的。为了与三维体系中的熔化过程进行比较，引入了单粒子局部序参量的概率分布。基于大量的模拟，定性地认为，对于二维熔融，局部有序的破坏只发生在胶体体系的一小部分上，而在三维熔融中，这种破坏同时发生在整个体系上.
2006-10-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Coupling motion of colloidal particles in quasi-two-dimensional confinement
胶体粒子在准二维（qTD）约束条件下的布朗运动表现出与体相不同的动力学特征。在这里，我们实验报告的qTD系统中的布朗粒子的动态演化。动力学系统表现为胶体粒子进行布朗运动的准平衡态。在准平衡过程中，qTD约束导致粒子运动的耦合，这缓慢地抑制粒子的运动和相互作用，直到最终达到平衡态。该理论被用来解释布朗粒子在qTD禁闭中的耦合运动。
2013-10-01 cond-mat.soft
Sublattice Melting in Binary Superionic Colloidal Crystals
在超离子化合物中，一种组分预熔融，为固态电解质提供高离子电导率。在这里，我们发现在盐溶液中的大小和电荷高度不对称的带相反电荷的粒子的胶体晶体中的亚晶格熔化。当温度升高时，离子化合物中的小颗粒熔化，形成超离子相。与原子系统中的超离子相相反，这些在大的带相反电荷的粒子的晶体中的离域小粒子形成具有非电中性化学计量比的晶体。这产生了具有可调节化学计量的超离子相的离子晶体的多个域的结构。
2020-02-21 cond-mat.soft cond-mat.supr-con
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
Melting of Colloidal Molecular Crystals on Triangular Lattices
研究了在公度三角势作用下二维胶体体系的相行为。我们认为整数个胶体在每个潜在的最低作为刚性的复合物体的有效离散自由度。结果表明，有丰富的各种相位，包括“鲱鱼骨”和“日本6合1”相位。随后的相图和相变分析内变分平均场论和补充蒙特卡罗模拟。实验的后果进行了讨论。
2005-02-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Light Induced Melting of Colloidal Crystals in Two Dimensions
我们证明，粒子被限制在两个维度（2D），并受到一个一维（1D）周期性的潜力表现出丰富的相图，与“锁定浮动固体”和近晶相。所产生的阶段和相变作为温度和潜在的强度的函数进行了研究。我们发现重入熔化作为势强度的函数。我们的研究结果导致普遍的预测与最近的实验一致的激光诱导的一维周期性电位的存在下，在2D胶体。
1999-05-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Density-induced reentrant melting of colloidal Wigner crystals
静电排斥可以驱动多粒子系统中的结晶。对于带电胶体系统，相边界以及晶体结构是高度可调的实验参数，如盐浓度和pH值。通过使用投影的胶体离子混合物的系统（软）排斥球和单组分等离子体（OCP），我们研究了迄今无法解释的实验观察到的再入熔融静电排斥胶体后，增加胶体密度。我们的研究表明，表面化学应涉及阳离子和阴离子的吸附之间的竞争来解释所观察到的密度诱导的重入熔化。
2016-03-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Local melting attracts grain boundaries in colloidal polycrystals
我们发现，激光诱导的局部熔化吸引和变形的二维胶体晶体中的晶界。当与晶粒边缘接触的熔化区域再结晶时，它使晶界变形-这种吸引力是由变形的晶界构型的多样性驱动的。此外，这种吸引力提供了一种制造任意形状的人工胶体晶粒的方法，使晶界动力学的新实验研究成为可能，并最终暗示了一种制造具有设计师微结构的材料的新方法。
2017-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Comparison of 2D melting criteria in a colloidal system
我们使用超顺磁性球形粒子，在水/空气界面上排列成二维单层，研究晶体到液体的相变。根据KTHNY理论，晶体在热平衡下通过两个连续的相变熔化成具有中间相（通常称为六方相）的各向同性液态。我们验证了基于动力学和结构性质的几个标准的意义，以确定晶体-六角和六角-各向同性液体相变为给定的设置相同的实验数据。这些判据是键取向关联函数、Larson-Grier判据、二维动态Lindemann参数、键取向磁化率、二维Hansen-Verlet规则、Löwen-Palberg-Simon判据以及基于Voronoi胞形状因子和Minkowski泛函的判据。对于我们的长程排斥系统，键级关联函数和键级磁化率最能识别六角-各向同性液体转变，而二维动态林德曼参数则明确识别六角-结晶转变。
2012-10-15 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
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
Competing Length Scales and Symmetry Frustration Govern Non-Universal Melting in 2D Core-softened Colloidal Crystals
本文通过分子动力学模拟研究具有竞争长度尺度的二维核软化胶体晶体，揭示三角相和kagome相经历一阶熔化而条纹相呈KTHNY-like连续熔化，证明二维软物质熔化非普适并受对称性阻挫与多尺度竞争支配。
2025-07-17 cond-mat.soft physics.chem-ph
Flexible confinement leads to multiple relaxation regimes in glassy colloidal liquids
理解过冷流体的弛豫是一个重大挑战，限制这样的系统可能会导致令人困惑的行为。在这里，我们利用光学限制胶体模型系统中，我们使用减少的压力作为控制参数。系统的动力学在低压和中等压力下是“Arrhenius”，但在高压下弛豫比预期的要快。我们将这种更快的松弛与由于柔性壁使系统中的局部有序而导致的邻近限制边界的密度降低相关联。
2020-11-08 cond-mat.soft
Effective interactions and melting of a one dimensional defect lattice within a two-dimensional confined colloidal solid
我们报告的Monte Carlo研究的二维软胶体晶体限制在一个带的几何形状由平行的墙壁。壁-颗粒相互作用沿着条的长度具有波纹。通过减小壁之间的距离来压缩晶体引起结构转变，其特征在于突然出现扩展缺陷的一维阵列，每个扩展缺陷跨越几个晶格参数，即“孤子阶梯”。我们得到了这些缺陷之间的有效相互作用。林德曼准则表明，维数的减少导致这些缺陷的有限周期链容易熔化的温度升高。我们讨论了可能的实验实现和推测潜在的应用。
2009-11-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Confinement-induced alternating interactions between inclusions in an active fluid
在悬浮在较小颗粒的热化浴中的胶体夹杂物系统中，浴在夹杂物之间产生吸引力，主要来自熵源，称为耗尽力。在活性浴颗粒的情况下，浴介导的力的性质从吸引力急剧变化为排斥力，因为颗粒活性的强度增加。我们研究这种浴介导的有效相互作用的胶体包裹体在浴的自推进布朗粒子，被限制在一个狭窄的平面通道。发现受限对胶体颗粒之间的相互作用有很强的影响，然而，这主要取决于通道内的胶体取向。约束对胶体圆盘相互作用的影响是由活性粒子在表面边界上的分层控制的。这可以作为竞争因素出现，涉及通道壁和胶体内含物在其自身附近积聚活性颗粒的倾向。
2019-12-23 cond-mat.soft
Surface melting of a colloidal glass
尽管它们具有技术相关性，但仍然缺乏对玻璃的全面微观理解。这甚至更适用于它们的表面，其性质与散装材料的性质有很大不同。在这里，我们实验研究的二维玻璃的表面作为有效温度的函数。为了产生一个自由表面，我们使用一个有吸引力的胶体悬浮液的微米大小的颗粒通过可调临界卡西米尔力相互作用。与晶体类似，我们观察到玻璃的表面熔化，即，在低于玻璃化温度的表面形成液体膜。然而，我们发现了一个意想不到的区域，体积密度，但更快的粒子动力学。它是由在表面附近形成的高度移动的颗粒的连接簇和深层渗透到下面的材料中产生的。因为它的厚度可以达到几十个颗粒直径，这一层可以阐明在许多技术应用中发现的薄玻璃膜的知之甚少的性质
2022-09-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structures and dynamics of glass-forming colloidal liquids under spherical confinement
最近的理论预测，当一个过冷液体接近玻璃化转变，颗粒簇与一个特殊的“无定形秩序”的液体内成核，这导致静态相关性指示液体松弛的急剧放缓。然而，这一预测尚未在3D实验中得到验证。在这里，我们设计了一个胶体系统，其中颗粒被限制在球形空腔内，边界处钉扎着一层无定形颗粒。使用这个新的系统，我们捕获的无定形顺序的粒子团簇，并展示了静态相关的发展。此外，通过研究球形约束样品的动力学，我们揭示了静态相关性对胶体液体弛豫的深刻影响。在类比与随机钉扎粒子的玻璃形成液体，我们提出了一个简单的关系，为改变的构型熵的限制胶体液体，定量地解释了我们的实验结果，并说明了一个发散的静态长度尺度在胶体玻璃化转变。
2016-03-02 cond-mat.soft
Studies on electrostatic interactions of colloidal particles under two-dimensional confinement
本文研究了二维体系中不含盐离子的一对带电胶体粒子之间的有效静电相互作用。特别是，我们使用简化模型来阐明反离子分布中旋转涨落的影响。结果显示，在适当的条件下，有效的胶体吸引力。与此同时，在我们研究的大多数病例中，长距离排斥仍然存在。排斥力的产生是因为在二维空间中，带电胶体不能被反离子完全屏蔽，因为剩余的四极矩有助于更长距离的排斥。通过多重展开，我们发现在短距离观测到的吸引力主要来自高阶电矩之间的静电相互作用。我们认为，在这项工作中讨论的有吸引力的相互作用的情况是适用于带电的纳米粒子或胶体溶液与大离子的系统。
2010-06-22 cond-mat.soft
Event-chain Monte Carlo simulations of the liquid to solid transition of two-dimensional decagonal colloidal quasicrystals
在事件链蒙特卡罗模拟中，我们在两个维度上模拟胶体粒子，这些胶体粒子根据各向同性短程对势相互作用，该势支持十次准晶中存在的两个典型长度尺度。我们研究组装的结构，因为我们改变密度和温度。我们特别感兴趣的是从准晶体到液体的转变。我们发现一个一步一阶熔化过渡没有五面体相内的准晶体的KTHNY熔化理论预测。然而，我们发现，缓慢弛豫的相位翻转，即重排的粒子由于额外的自由度在准晶体中，改变的位置关联函数，这样的结构与长程取向相关性，但指数衰减的位置相关性被观察到。
2019-06-12 cond-mat.soft
Hydrodynamic interactions induce anomalous diffusion under partial confinement
在部分约束下，胶体颗粒的运动被限制在一个平面上，但它们的动力学受到流体动力学相互作用的影响，流体动力学相互作用是由包埋流体的无约束三维流动介导的。我们证明，这种维数失配引起的特征发散的二维集体扩散系数的胶体单层。这一结果，独立于特定的单分子层中的颗粒间的力，是完全由于运动学约束的胶体颗粒，它是不同于已知的发散的纯二维流体中的传输系数。
2013-05-16 cond-mat.soft
Crystallization Kinetics of Colloidal Spheres under Stationary Shear Flow
本文系统地研究了稳态剪切流对带电胶体球分散体系成核和晶体生长速率的影响。此外，还测定了熔点范围内的非平衡相图。剪切流被发现强烈影响诱导时间，晶体生长速率和熔化线的位置。主要发现是：（i）对于给定浓度，晶体生长速率表现出作为剪切速率的函数的最大值，（ii）与在没有流动的情况下生长速率随浓度增加而单调增加相反，对于剪切系统，观察到作为浓度的函数的晶体生长速率的最大值，和（iii）对于给定浓度的诱导时间表现出作为剪切速率的函数的最大值。这些调查结果将在定性层面上得到部分解释。
2005-08-29 cond-mat.soft
Layering, freezing and re-entrant melting of hard spheres in soft confinement
禁闭可以对各种颗粒系统的行为产生显着影响，因此它是物理和技术许多不同领域的重要现象。在这里，我们调查所发挥的作用的软限制潜力。利用巨正则蒙特卡罗模拟，我们确定了在一维中被一个调和势约束在一个平面上的三维硬球的相图。相位行为强烈地依赖于密度和谐波约束的刚度。虽然我们发现熟悉的序列的限制六角形和正方形对称包装，我们没有观察到任何通常的干预有序相。相反，在强约束下系统相分离，或在较弱约束下形成分层重入液相。这种行为可能是由于软约束势中较大的位置自由度以及约束能对总自由能的贡献。通过简单地改变限制条件（例如在介电泳阱中）可以诱导或抑制特定结构的事实对于涉及胶体颗粒的自组装结构的应用是重要的。
2012-12-13 cond-mat.soft
Colloidal glass transition observed in confinement
我们研究了一个胶体悬浮体之间的两个准平行的墙壁作为一个模型系统的玻璃化转变限制的几何形状。悬浮液是两种粒度的混合物，以防止壁诱导结晶。我们使用共聚焦显微镜直接观察胶体颗粒的运动。这种运动在限制中较慢，因此在无限制几何形状的液体样品中产生玻璃态行为。对于更高的体积分数的样品（接近玻璃化转变），约束效应的发生在较大的长度尺度。
2007-05-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
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
Self-assembly of Colloidal Superballs Under Spherical Confinement of a Drying Droplet
了解胶体积木形状和自组装材料结构之间的关系对于通过自组装开发新材料具有重要意义。在这方面，胶体超级球是独特的积木，因为它们的形状可以在球形和立方体之间平滑过渡。胶体超球在球形约束下的组装形成了具有有序内部结构的宏观团簇。利用小角X射线散射（SAXS），我们探测胶体超级球分散液滴在约束过程中的内部结构。我们观察并确定四个不同的干燥制度，通过蒸发液滴压缩过程中出现的，我们跟踪组装的宏观结构的发展。随着超级球的组装，我们发现它们排列成预测的准晶体，菱形C1晶格，该晶格因组成超级球的形状而异。这提供了对约束和颗粒形状之间的行为的见解，可以应用于新功能材料的开发。
2021-12-14 cond-mat.soft physics.app-ph
How Confinement-Induced Structures Alter the Contribution of Hydrodynamic and Short-Ranged Repulsion Forces to the Viscosity of Colloidal Suspensions
了解胶体悬浮液中结构和流变学之间的相关性非常重要，因为这些悬浮液在工业应用中至关重要。此外，胶体在限制下表现出广泛的结构，这可能会大大改变粘度。在这里，我们使用的实验和模拟相结合，以阐明如何限制诱导结构改变流体动力学和排斥力的相对贡献，产生高达十倍的粘度变化。我们使用定制的共聚焦流变仪来成像胶体悬浮液的颗粒配置，同时测量粘度。我们发现一个非单调的趋势下的粘度约束，是强烈相关的微观结构。当间隙减小到低于15个颗粒直径时，粘度首先从其体积值减小，显示出随间隙的波动，然后对于低于3个颗粒直径的间隙急剧增加。此外，我们比较我们的实验结果，两个模拟技术，使我们能够确定流体动力学和短程排斥应力的相对贡献。第一种方法使用润滑近似来找到流体动力学应力，并且包括颗粒之间的短程排斥力，第二种方法是计算悬浮液中的全部流体动力学应力的斯托克斯动力学模拟。我们发现，在适度的约束粘度的降低有显着的贡献，从流体动力学和排斥力，而在小于三个颗粒直径的间隙的粘度增加主要来自短程排斥力。这些结果为受限悬浮液的独特流变行为提供了新的见解，并进一步使我们能够通过改变间隙，多分散性和体积分数等特性来调节粘度。
2017-10-23 cond-mat.soft
Rheological Signatures of Gelation and Effect of Shear Melting on Aging Colloidal Suspension
失去热力学平衡的胶体悬浮液经历物理老化，其中它们的结构演变以降低自由能。在Laponite的水悬浮液中，物理老化伴随着弹性模量和粘性模量作为时间的函数的增加。在这项工作中，我们研究了在不同频率下的弹性和粘性模量的时间演变，并观察到新鲜制备的Laponite水悬浮液表现出相同的流变行为报告的交联聚合物材料进行化学凝胶化。因此，在某一时刻，tanδ被观察到与频率无关。然而，对于在施加剪切熔融之前在静止条件下保存较长时间的样品，剪切熔融之后的液体到固体的转变显示出与经典凝胶化的更大偏差。我们还获得了连续的弛豫时间谱的粘性模量的频率依赖性。我们观察到，随着休息时间的增加，连续弛豫时间谱显示出逐渐变化，从负斜率，描述优势的快弛豫模式的正斜率代表优势的慢弛豫模式。我们提出，剪切熔融悬浮液的凝胶化行为的偏差源于剪切熔融不能完全打破的结晶结构，从而产生未破碎的聚集体。这种未破碎的聚集体的体积分数随静置时间而增加。对于小的静止时间，存在较少数量的未破碎的聚集体导致偏离经典的凝胶化。另一方面，在高的休息时间存在的更大部分的未破碎的聚集体剪切熔融后表现出动态逮捕导致反转的弛豫时间谱。
2014-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Influence of Confinement on Dynamical Heterogeneities in Dense Colloidal Samples
我们研究了一个封闭在两块准平行玻璃板之间的稠密胶体悬浮体，作为封闭几何中过冷液体的模型系统。利用激光扫描共聚焦显微镜直接观察到胶体颗粒的三维布朗运动。颗粒沿着壁形成致密层，但由于我们使用两种颗粒尺寸的混合物，因此避免了结晶。一个正常的液体样样品，当被限制时，表现出较慢的扩散运动。粒子重排是空间异质性的，重排区域的形状强烈地受分层的影响。这些重新排列的区域在限制后变得更加平坦。壁诱导层和空间非均匀动力学的变化特征似乎与限制诱导玻璃化密切相关。
2012-01-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-assembled multi-layer simple cubic photonic crystals of oppositely charged colloids in confinement
自组装开放胶体晶体由于其广泛的应用前景已成为软物质研究的一个重要方向。然而，实验中发现的大多数自组装晶体不是开放的，而是紧密堆积的。本文通过计算机模拟，系统地研究了两个平行硬壁之间带相反电荷的胶体硬球的自组装，发现这种约束可以稳定多层NaCl类（简单立方）开放晶体。稳定的类NaCl晶体的最大层数随反屏蔽长度的减小而增加。更有趣的是，在有限的低温下，大的振动熵可以稳定一些多层NaCl类晶体对最积极的密集晶体。在所研究的参数范围内，我们发现最多4层NaCl类晶体是稳定的限制。我们的光子学计算表明，逆4层NaCl类晶体已经可以再现大的光子带隙的块体简单立方晶体，在低频率范围内打开与低介电对比度。这表明了利用受限胶体系统制造具有新颖光子特性的开放晶体材料的新可能性。
2019-02-14 cond-mat.soft
Velocity oscillations in confined channel flows of concentrated colloidal suspensions
利用快速共聚焦显微镜，在单粒子水平上研究了玻璃微通道中浓胶体的压力驱动流动。对于通道与颗粒尺寸比$a/\bar{D} \lesssim 30$，悬浮颗粒的流速显示波动。对于更高的约束（$a/\bar{D} \simeq 20$），这些转变成规则振荡。我们提出的证据链接这些振荡与溶剂和颗粒（渗透）的相对流量和剪切增稠的约束效果。
2008-06-27 cond-mat.soft
Elastic Behavior of a Two-dimensional Crystal near Melting
使用视频显微镜的位置数据，我们确定的弹性模量的二维胶体晶体作为温度的函数。从波矢量相关的正常模式弹性常数的限制$q\to 0$中提取的模量，并比较重整化的杨氏模量的KTHNY理论。该理论的一个基本要素是普遍预测杨氏模量在熔融温度下必须接近$16 π$。在我们的实验中确实观察到了这一点。
2004-07-05 cond-mat.soft
The effect of geometrical confinement on the interaction between charged colloidal suspensions
利用计算机模拟描述不对称电解质的原始模型，研究了两个平面带电壁之间的带电胶体粒子之间的有效相互作用。详细地，我们计算了作用在单个宏离子和在存在狭缝状约束的宏离子对上的有效力。对于中等库仑耦合，我们发现，这种力是排斥。然而，在强耦合条件下，力的符号取决于到板的距离和粒子间的距离。特别是，颗粒板相互作用变得强烈的吸引力小的距离，这可以解释在最近的实验中观察到的板附近的胶体晶体层的发生。
1999-04-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effects of rigid or adaptive confinement on colloidal self-assembly. Fixed vs. fluctuating number of confined particles
在[J. Pakkalski et al. J. Chem. Phys. 142，014903（2015）]中的大正则方程组（GCE）中精确求解的一维晶格模型中，研究了在固定数量的受限粒子的情况下，受限对胶体自组装的影响。该模型考虑了由短程吸引加上长程排斥定义的对相互作用。我们考虑与自组装成团簇相对应的热力学状态。固定和自适应边界进行了研究。对于固定的边界，有一些特殊的状态，在这些状态中，对于相等的平均密度，GCE中的团簇数量大于正则包围圈中的团簇数量。当系统尺寸随颗粒数的变化而变化时，压力对密度的依赖关系与当颗粒数随系统尺寸的变化而变化时有不同的形式。在前一种情况下，压力对系统尺寸有非单调的依赖关系。膨胀系统压力的异常增加伴随着大量小团簇的形成。在弹性约束面的情况下，我们观察到一个双稳态，即两个显着不同的系统大小发生几乎相同的概率。在封闭系统中的双稳态的机制是不同的情况下的渗透壁，其中两个平衡系统的大小对应于不同数量的颗粒。
2015-04-15 cond-mat.soft
Assembly and Phase Transitions within Colloidal Crystals
微米级的胶体颗粒可以被看作是具有可剪裁的尺寸、形状和相互作用的大原子。这些构建块可以组装成极其丰富的结构和相，其中颗粒的热运动可以使用光学显微镜直接成像和跟踪。因此，胶体粒子是研究相变的极好模型系统，特别是对于知之甚少的动力学和非平衡微尺度过程。胶体制造、组装和计算机模拟的进步为此类研究开辟了许多可能性。本文综述了由可调各向同性球、各向异性粒子和活性粒子组成的胶体晶体的研究进展。我们专注于结晶，熔化和固体固体转变的进展，并强调胶体晶体内相变研究的挑战和未来前景。
2017-11-09 cond-mat.soft
Driven probe under harmonic confinement in a colloidal bath
由光镊或磁镊夹持的胶体已被用于探索复杂介质的局部流变特性，并通过一些适当的协议从波动中提取功。然而，仍然缺乏对限制和与环境相互作用之间的相互作用的一般理论理解。在这里，我们探讨的统计特性的位置限制在一个谐波陷阱中的探针以恒定的速度移动，并与一个浴的胶体粒子保持在不同的温度相互作用。粒子之间的相互作用占系统扰动，其有效性的范围内进行测试，对直接模拟的完整动态。总体而言，我们的研究结果提供了一种方法来预测的驱动和环境对探针的影响，并可以潜在地用于调查与多体相互作用的胶体热机的属性。
2019-01-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Driven colloidal suspensions in confinement and density functional theory: Microstructure and wall-slip
基于经典的密度泛函理论，我们从理论上研究了受限条件下受驱动（剪切）胶体悬浮体系的一般性质。在没有一个确切的封闭（Smoluchowski）方程的剪切下的一个粒子的密度，我们制定了一套近似的一般条件，并表明，一个简单的封闭满足他们。确定了精确的微观应力张量。举例来说，在靠近壁面（平行于剪切方向）的情况下，我们注意到微观剪应力不一定是均匀的。在Smoluchowski方程的基础上，我们又推导出了一个均匀的剪切应力方程，从而计算出了壁面附近的局部流速。这最终导致复杂流体在壁处的滑移长度。
2014-02-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of a colloidal particle coupled to a Gaussian field: from a confinement-dependent to a non-linear memory
浸入复杂介质中的胶体粒子的有效动力学通常用过阻尼线性朗之万方程描述其速度，该方程具有确定有效（随时间变化的）摩擦和波动相关性的记忆核。最近，在实验和数值模拟中已经表明，这种记忆可能取决于粒子受到的可能的光学限制，这表明这种描述并不能忠实地捕捉胶体的实际动力学，即使在平衡状态下。在这里，我们提出了一种不同的方法，在该方法中，我们模型的介质作为一个高斯场线性耦合到胶体。由此产生的有效的演化方程的胶体粒子功能的非线性记忆项，扩展以前的模型，并定性地解释了实验和数值证据中存在的限制。这个非线性项是通过一个新的波动耗散关系，我们推导出的有效噪声的相关性。
2022-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The effect of confinement on the solid-liquid transition in a core-softened potential system
本文对二维（$2D$）和准二维（$q2D$）经典粒子通过各向同性核软化势相互作用的相图和反常行为进行了计算机模拟比较研究。我们已经表明，在低密度部分的相图中的限制狭缝孔的宽度的增加导致相当大的降低熔化温度，而在高密度的熔化温度几乎不变。
2019-06-13 cond-mat.soft
Relating Microstructure and Particle-level Stress in Colloidal Crystals Under Increased Confinement
晶体材料的机械性能可以在约束条件下得到显著改变。这种改变的宏观性能通常由改变的微观结构和内部应力场控制。在这里，我们使用一个平行板的几何形状，应用准静态挤压流粉碎胶体多晶，同时用共聚焦显微镜成像。共聚焦图像用于量化局部结构顺序，并结合局部结构各向异性应力评估（SALSA），确定单颗粒尺度下的应力。我们发现，在压缩过程中，结晶区打破成不同的几何包装的小域。这些领域的特点是高度本地化的压力和偏应力的相关长度的一半，在散装。此外，平均偏应力几乎加倍，表明在高度受限的样品中具有更高的脆性。
2016-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Colloidal smectics in button-like confinements: experiment and theory
本研究通过实验与理论结合，探索二维胶体层列相在纽扣状约束下的构型，发现广义层状和广义舒布尼科夫态，并表征层与对称轴间的非平凡倾斜角。
2023-08-30 cond-mat.soft physics.comp-ph
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
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
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
Metastable and Unstable Cellular Solidification of Colloidal Suspensions
胶体粒子通常被视为可以在真实空间中直接观察到的大原子。因此，它们作为模型系统在研究凝聚态物理中感兴趣的过程，如熔化、冻结和玻璃化转变中发挥着越来越重要的作用。胶体悬浮体的固化一直是一个令人困惑的现象，有许多无法解释的特征。在这里，我们证明和合理化的不稳定和亚稳域的存在，在细胞凝固的胶体悬浮液，通过直接原位高分辨率X射线摄影和断层扫描观察。我们解释这样的界面不稳定性的部分布朗扩散的粒子导致宪法过冷的情况。在不稳定的条件下加工导致固/液界面的局部和全局动力学不稳定性，影响晶体形态和颗粒再分布行为。
2018-03-29 cond-mat.soft
Comprehensive view of microscopic interactions between DNA-coated colloids
DNA包覆的胶体自组装成高度有序的结构为先进的光学材料提供了巨大的希望。然而，由于缺乏对DNA介导的胶体相互作用的微观理解，阻碍了对无序、缺陷、熔化和晶体生长的控制。在这里，我们使用全内反射显微镜原位测量DNA涂层胶体之间的相互作用潜力与纳米分辨率和宏观熔融行为。测量相互作用的范围和强度，并将其与关键材料设计参数相关联，包括DNA序列、聚合物长度、接枝密度和互补分数。我们提出了一个第一性原理模型，定量再现我们的实验数据，而无需在广泛的DNA配体设计的拟合参数。我们的理论确定了DNA结合和空间排斥之间的微妙竞争，并准确地预测在分子水平上的粘附和熔化。结合实验和理论结果，我们的工作提供了一个定量和预测的方法来指导材料设计与DNA纳米技术，并可以进一步扩展到各种胶体和生物系统。
2021-11-11 cond-mat.soft
Order-Disorder Transitions and Thermal Pathways in Frustrated 2D Colloidal Crystals
本文通过NPT分子动力学模拟研究二维胶体晶体中三种固相的热转变，揭示晶格几何与受挫如何导致不同的熔化与再结晶路径。
2025-08-19 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
Like-charge attraction in confinement: myth or truth ?
人们普遍认为，可能带电的胶体粒子悬浮在液体中时会相互排斥。这与60多年前发展起来的平均场论完全一致。因此，当几个小组独立地报告了等电荷胶体的对势U（r）中的长程吸引分量时，这是一个很大的惊喜。这种所谓的类电荷吸引（LCA）仅在薄样品细胞中观察到，而在无约束悬浮液中的对相互作用已被实验证实是完全排斥的。尽管有大量的实验和理论努力，LCA仍然是胶体科学中最具挑战性的谜团之一。我们实验重新调查的对电位U（r）的带电胶体粒子与数字视频显微镜，并证明粒子图像中的光学失真导致轻微错误的粒子位置。如果没有适当考虑，这个人工制品假装U（r）的最小值，这在过去被误导地解释为LCA。校正光学畸变后，我们得到完全排斥对相互作用，表现出良好的协议与线性平均场论。
2006-05-04 cond-mat.soft
How nanochannel confinement affects the DNA melting transition within the Poland-Scheraga model
当双链DNA分子被加热或暴露于变性剂时，两条链就会分离。该过程的统计物理学有着悠久的历史，通常用波兰-谢拉加（PS）模型来描述。这个模型的关键是熔化区域的构型熵（与相同大小的完整区域的熵相比），由环因子量化。在这项研究中，我们调查如何限制影响的DNA熔融转变，通过使用一个理想的高斯链的环因子。通过对PS模型的数值求解，我们证明了单链和双链DNA的解链温度依赖于DNA的持续长度。对于现实的持久性长度的值的熔化温度预计将随着通道直径的减小而减小。我们还表明，限制扩大熔化过渡。这些一般调查结果适用于调查的三种情况：即1。同源DNA，即沿着DNA分子的相同碱基对; 2.随机序列DNA，和3.“真正的”DNA，这里是T4噬菌体DNA。我们表明，情况2和3一般会产生更广泛的过渡比情况1。如果随机序列DNA具有相同的AT与GC碱基对比率，则情况3表现出与情况2相似的相变。提供了一个简单的分析估计的熔化温度的变化作为纳米通道直径的函数。对于同源DNA，我们还提出了一个分析预测的熔化概率作为温度的函数。
2015-05-08 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Phase transitions in nanoconfined binary mixtures of highly oriented colloidal rods
我们分析了一个二元混合物的胶体平行硬圆柱形颗粒具有相同的直径，但不同的长度$L_1$和$L_2$，与$s=L_2/L_1=3$，局限于两个平行的硬壁在一个平面的狭缝孔的几何形状，使用一个基本的-测量密度泛函理论。该模型提出了一阶和二阶N-S体转变和S-S分层的近晶（N）相和两种类型的近晶（S）相，以及在单个硬壁处的表面行为，该表面行为包括由无限数量的表面诱导分层（SIL）转变介导（或不介导）的S相的完全润湿。本文研究了约束对该模型胶体流体混合物的影响。由于三个相关长度尺度之间的竞争，限制导致相图中的深刻变化：孔宽度$h$、近晶周期$d$和长度比$s$。四个主要影响被确定：（i）二阶体N-S跃迁被抑制。(ii)分层转变受到微弱的影响，在$μ_1-μ_2$（化学势）平面上有小的位移。(iii)在某些情况下，发生在两个封闭的单组分流体中的封闭诱导分层（CIL）转变与分层转变合并。(iv)表面诱导分层（SIL）过渡发生在一个单一的表面作为共存条件的做法也转移在封闭的流体。通过完整的$μ_1-μ_2$和$p-\bar{x}$（压力-平均孔隙组成）相图，对特定孔径值的孔径趋势进行了分析。这项工作，这是第一个解决约束下的液晶混合物的行为，可能是相关的第一步，以了解自组装性能的金属纳米粒子的混合物在外部领域的限制几何形状。
2010-05-03 cond-mat.soft
Height Distribution and Orientation of Colloidal Dumbbells Near a Wall
几何约束强烈地影响微粒在液体环境中的行为。然而，到目前为止，非球形粒子行为接近限制边界，甚至简单的平面壁，仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们测量的高度分布和方向的胶体哑铃以上的墙壁通过数字同轴全息显微镜。我们发现，虽然较大的哑铃几乎平行于墙壁定向，但相同材料的较小哑铃却令人惊讶地以优选角度定向。通过考虑重力效应和静电粒子-壁相互作用，我们确定了作用在哑铃上的总高度相关力。我们的建模表明，在特定的高度，哑铃上的净力和扭矩同时低于热力和能量，分别，这使得观察到的取向是可能的。我们的研究结果突出了丰富的近壁动力学的非球形粒子，并可以进一步促进发展的定量框架任意形状的微粒动力学约束。
2020-12-22 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
