Drying of a Microdroplet of Water Suspension of Nanoparticles: from Surface Aggregates to Microcrystal
描述了形成纳米颗粒聚集体的方法，所述纳米颗粒聚集体例如以不受基底影响的几何形状生长的微球或3-D微晶的高覆盖率球形壳。在所报道的实验中，研究了含有直径为200 nm的聚苯乙烯微球的单个悬浮水滴的蒸发。通过分析蒸发液滴弹性散射光的强度，讨论了干燥过程的各个阶段。数值模拟的自组装很好地吻合所观察到的形态从一个小滴的悬浮液转化成固体微晶通过动力学驱动的自组装纳米结构。
2011-04-04 cond-mat.soft physics.chem-ph
Untangling superposed double layer and structural forces across confined nanoparticle suspensions
受限复杂流体中的力的描述仍然存在许多挑战，这是由于不同贡献的可能重叠。在这里，试图解开整个纳米粒子悬浮液的带电表面之间的相互作用。使用胶体探针原子力显微镜测量相互作用力。实验力剖面被认为是双层和结构力的叠加。为了独立地描述双电层力的衰减，悬浮液的离子强度通过电解电导率测量来确定。采用Jelvis近似来定义流体对屏蔽表面势的影响。在那里，纳米颗粒被认为均匀地分布在流体中，并且仅通过颗粒抗衡离子和添加的盐进行筛选。由于纳米颗粒在两个表面接近时逐层排出，结构力遵循阻尼振荡轮廓。振荡结构力的描述是扩展的耗尽层旁边的限制表面，没有纳米粒子存在。耗尽层的厚度与带电纳米颗粒从带相同电荷的表面的静电排斥有关。结果表明，总的力分布是相互独立的力的叠加，没有任何相互影响。使用这个相当简单的模型描述了完整的实验确定的相互作用力的轮廓非常好，从表面分离的几百纳米到表面几乎接触。
2021-01-05 cond-mat.soft
Effect of Nanoparticle Size on the Morphology of Adsorbed Surfactant Layers
采用小角中子散射（SANS）方法研究了二甲基十二胺-N-氧化物（C12 DAO）在3种不同粒径（16 ~ 42 nm）SiO2分散液中的表面聚集体结构。在实验条件下（pH 9）的表面活性剂以其非离子形式存在，吸附层的结构不受添加电解质。发现C12 DAO在16 nm的二氧化硅颗粒上形成直径为2nm的球形表面胶束，而在27和42 nm的颗粒上形成扁椭圆形表面胶束。这些扁圆形表面聚集体的尺寸（小半轴Rn和大半轴Rlat）类似于水溶液中的C12 DAO胶束的尺寸。它的结论是，从球形到椭球形的表面聚集体的形态转变是由二氧化硅颗粒的表面曲率引起的。由C12 DAO和C12 E5在16 nm二氧化硅颗粒上形成的表面聚集体的形状和尺寸的比较表明，表面活性剂头部基团的性质不决定表面聚集体的形态，但由于头部基团与二氧化硅表面的不同相互作用，对每个颗粒的表面聚集体的数量具有强烈的影响。
2010-08-30 cond-mat.soft
Polymer-Nanoparticle Complexes : from Dilute Solution to Solid State
我们报告的形成和结构特性的超胶束聚集体也称为静电复合物，由矿物纳米粒子和聚电解质中性嵌段共聚物在水溶液中。仔细研究的矿物颗粒是超细和带正电的羟基乙酸钇纳米颗粒。结合光、中子和X射线散射实验，我们表征了有机-无机复合物的尺寸和聚集数。我们已经发现，混合聚集体具有典型的尺寸在100 nm的范围内，并表现出显着的胶体稳定性相对于离子强度和浓度的变化。从溶液中浇铸厚度高达数百微米的固体膜，从而得到其中分散和固定纳米颗粒簇的本体聚合物基质。此外还发现，在薄膜浇铸过程中，络合物的结构几乎保持不变。
2006-07-07 cond-mat.soft
Optical and thermal effects in the neighborhood of the spherical layered nanoparticle of the "metallic core -- J-aggregate shell'' structure
本文推导了金属核—J-聚集体壳纳米粒子的极化率关系，揭示其吸收、散射、加热和电场增强均呈现三个杂化等离激元-激子共振峰，并探讨了其在肿瘤光热治疗中的应用。
2024-01-17 cond-mat.soft physics.optics
Flash Colloidal Gold Nanoparticle Assembly in a Milli Flow System: Implications for Thermoplasmonic and for the Amplification of Optical Signals
在水中接触的有限数量的纳米晶体的组装和稳定可以使每单位材料的光吸收最大化。在应用中利用的一些局部等离子体性质，例如光热和光信号放大，也将被最大化，这在以较低成本大量生产纳米结构的角度是重要的。主要的锁是使带电粒子紧密接触需要电荷被屏蔽/抑制，这导致快速形成微米聚集体。在这篇文章中，我们表明，包含少于60个颗粒接触的聚集体可以获得与湍流混合器和流动反应器组成的毫流系统。该过程允许在聚集过程开始后的毫秒时间停止快速非平衡胶体聚集过程，这允许控制聚集数。作为一个案例研究，我们考虑了柠檬酸盐包覆的金纳米粒子（NP）和AlCl 3在水中的快速混合，以启动由扩散控制的快速聚集。使用第二混合器注射聚阳离子溶液允许我们在反应时间后通过形成过度充电的阳离子聚集体来阻止聚集过程。我们在几秒钟内获得了由颗粒聚集体组成的几毫升的稳定分散体。我们的主要结果是表明，它是可以掌握的平均聚集数之间的2和60 NP每个聚集体通过改变反应时间在10 ms和1 s之间。
2022-05-03 cond-mat.soft
Surface Aggregate Structure of Nonionic Surfactants on Silica Nanoparticles
研究了两种非离子表面活性剂，五甘醇单十二烷基醚（C12 E5）和正十二烷基-麦芽糖苷（C12 G2）在粒径均匀的硅溶胶中的自组装（直径16 nm）已研究了吸附测量，动态光散射和小角中子散射（SANS）使用H2O/D2 O混合物匹配的二氧化硅，以突出表面活性剂聚集体的结构。对于C12 E5强聚集吸附到二氧化硅珠，与一个高的平台值以上的CMC的吸附等温线被发现。SANS测量进行了一系列的负载，从零表面活性剂到最大的表面覆盖度。结果发现，球形核壳模型很好地再现SANS数据，并包括在q = 0.42 nm-1的局部最大值，但不是在Porod区域的高q，表明吸附的表面活性剂的表面积被低估的均匀吸附层的模型。一个令人满意的代表性的整个散射配置文件得到与胶束装饰的二氧化硅珠的模型，表明C12 E5被吸附为球形胶束聚集体。这种行为归因于二氧化硅的高表面曲率，其阻止了两亲物的疏水链在双层构型中的有效堆积。对于麦芽糖甙表面活性剂EST-C12 G2非常弱的吸附在二氧化硅珠上被发现。SANS曲线表明，这种表面活性剂在二氧化硅分散体中形成扁椭圆形胶束，在没有二氧化硅珠的情况下。
2010-08-26 cond-mat.soft
Electrostatic co-assembly of iron oxide nanoparticles and polymers : towards the generation of highly persistent superparamagnetic nanorods
最近由Boal等人（A.K. Boal等人，Nature 404，746-748，2000）涉及使用无机纳米颗粒作为用于设计和制造胶体和超胶体组装体的结构单元的可能性。预计这些结构可以由不同的形状，图案和功能制成，并可以构成未来纳米器件的组件，包括传感器，致动器或纳米电路。在这里，我们报告的协议，使我们能够制造这样的纳米粒子聚集体。构建体的结构单元是阴离子涂覆的氧化铁纳米晶体（超顺磁性，尺寸7 nm）和阳离子中性嵌段共聚物。我们已经表明，带电物种之间的静电相互作用可以通过调节分散体的离子强度来控制。在适当的条件下，静电的控制导致在微米长度尺度的球形或细长的聚集体的阐述。细长的聚集体被发现是棒状的，直径为几百纳米，长度在1和50微米之间。除了它们显著的硬度之外，纳米结构的棒被发现随着外部施加的磁场而重新取向，这与超顺磁性定律一致。
2009-01-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nanoparticle-Protein Interaction: Demystifying the Correlation Between Protein Corona and Aggregation Phenomena
蛋白质冠形成和纳米颗粒聚集在过去几年中已经被大量讨论，因为缺乏这两种组合效应的精细映射阻碍了靶向递送的演变和个性化纳米医学的发展。我们提出了一种多技术的方法，结合动态光和小角X射线散射技术与低温透射电子显微镜在一个给定的方式，有效地区分蛋白质冠从聚集体的形成。使用25 nm模型二氧化硅纳米颗粒与模型蛋白质或生物相关蛋白质组（如胎牛血清和人血浆）在低和高离子强度的缓冲液中孵育以精确调节颗粒与蛋白质的相互作用来测试该方法。在这项工作中，我们能够区分蛋白质冠，小聚集体的形成，和大量的聚集，以及可靠和直接获得的分形信息的聚集体。这里提出的策略可以扩展到其他颗粒-蛋白质混合物，并且可以用作进行生物学测试的样品的质量控制平台。
2022-05-07 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Surface response of spherical core-shell structured nanoparticle by optically induced elastic oscillations of soft shell against hard core
考虑了球形双组分壳核结构纳米粒子的光致振荡响应，研究了软壳对硬内核的无节点弹性振动。得到了有限深壳层中偶宇称、球宇称和奇宇称扭转振动模的本征频率，这对于超微粒子共振散射长波电磁波谱中各共振的模态规范具有实际意义。
2009-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effects of particle stiffness on the extensional rheology of model rod-like nanoparticle suspensions
采用小振幅振荡剪切、稳态剪切和毛细管破裂拉伸流变仪研究了两种棒状颗粒悬浮液的线性和非线性流变行为。杆状悬浮液由fd病毒及其突变体fdY21 M组成，其是完全单分散的，具有900 nm量级的长度。粒子是半柔性的，但它们的持久长度不同。实验研究了刚度对剪切流和拉伸流流变行为的影响。线性粘弹性剪切数据进行了详细的比较与蠕虫状链的理论预测。的拉伸性能进行比较，巴彻勒的理论，广义的剪切稀化性质的悬浮液。理论预测与实测的复合模量在低浓度以及非线性剪切和拉伸粘度在高流速。在这项工作中的结果提供了指导方针，以提高拉伸粘度的基础上，在没有强法向力，这是高分子量聚合物的特性的纯摩擦效应。
2018-11-30 cond-mat.soft
Dynamics of Aggregation Processes and Electrophysical Properties of Transformer Oil-Based Magnetic Fluids
本研究针对变压器油基磁流体在变化磁场下微观结构动态演化研究不足的问题，探究其在不同纳米颗粒浓度和频率下的结构与介电特性，揭示聚集体重新定向动力学规律，为相关自适应装置设计提供依据。
2024-12-06 cond-mat.soft
Pulmonary surfactant inhibition of nanoparticle uptake by alveolar epithelial cells
肺表面活性剂形成亚微米厚的流体层，其覆盖肺泡腔的表面，因此吸入的纳米颗粒在与上皮细胞发生任何相互作用之前与表面活性剂接触。我们研究的作用，表面活性剂作为一种保护性的物理屏障，通过建模的相互作用，使用二氧化硅-Curosurf-肺泡上皮细胞系统在体外。电子显微镜显示，囊泡被保存在纳米粒子的存在下，而纳米粒子-脂质相互作用导致混合聚集体的形成。荧光显微镜显示，表面活性剂减少了两个数量级的肺泡上皮细胞，A549和NCI-H441模型中的纳米颗粒的吸收，无论是浸在玻璃或空气-液体界面培养transwell。共聚焦显微镜证实的结果，显示纳米粒子脂质共定位与细胞相互作用。因此，我们的工作支持肺表面活性物质对吸入纳米颗粒起保护作用的想法。因此，在预测评估纳米颗粒毒性或药物纳米载体摄取时应考虑表面活性剂的影响。在这项工作中提出的模型的基础上，可用于工程纳米粒子的临床前测试。
2020-10-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Up-Converting Luminescent Nanoparticles as Probes of Surface Dynamics in Single Evaporating Microdroplets of Suspension
本研究利用上转换发光纳米颗粒作为探针，结合光散射理论，揭示了悬浮微液滴蒸发过程中纳米颗粒表面组织演化、类凝胶态转变及光泳力驱动的复杂振荡行为，理论模型与实验结果高度吻合。
2024-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.optics
Porous silica beads produced by nanofluid emulsion freezing
结果表明，多孔球形粒子可以通过冷冻的二氧化硅纳米粒子的水悬浮液乳化在连续的油相。经过两次冻融循环后，纳米颗粒聚集成絮凝物，其微观结构取决于乳液体积分数和液滴大小。对于低的体积分数，规则的微球产生，而对于大的，不规则的珠与几十微米的半径形成。采用电子显微镜、压汞法和氮气吸附法研究了这些多孔颗粒的典型半径、孔径分布、比表面积和孔网络结构。所有显示出絮凝后由纳米颗粒间间距产生的中孔。出现了意想不到的大孔结构域，这在干燥非乳化悬浮液时未观察到。这种大孔隙度被解释为在过冷期间，就在冻结发生之前的枝晶形成的签名。除了这种额外的大孔隙率，本文中提出的方案也构成了具有原始几何形状，化学成分和孔隙率的多孔材料合成的有前途的基于乳液的路线。
2020-05-25 cond-mat.soft
Reversible plastic events during oscillatory deformation of amorphous solids
利用分子动力学模拟研究了振荡剪切应变对三维二元玻璃中单个粒子非仿射重排的影响。在远低于玻璃化转变的温度下，无定形材料由Kob-Andersen混合物表示。我们发现，在周期性的剪切变形的材料，一些粒子进行可逆的非仿射位移的振幅近似幂律分布。我们的模拟表明，粒子与非仿射位移的大幅度表现出集体行为，即，他们往往聚集成相对紧凑的集群，成为可比的屈服应变附近的系统大小。除了可逆位移外，还存在许多不可逆位移。随着应变幅的增加，在一个循环期间不可逆位移的概率增加，这导致材料的永久结构松弛。
2015-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Reversible and Irreversible Aggregation of Magnetic Liposomes
了解磁性纳米颗粒系统的稳定和聚集对于优化这些系统在实际生理应用中的功能至关重要。在这里，我们解决这个问题的一个具体的，但代表性的系统。我们提出了一个实验和分析研究超顺磁性脂质体在悬浮液中的聚集在可控的外部磁场的存在下。我们研究了聚集动力学，并报告了中间时间的平均聚集扩散系数的幂律演化和长时间的稳定值，两者都取决于磁场强度。然后，我们表明，长时间的聚集体结构是分形的分形维数，增加磁场强度。通过标度参数，我们还建立了聚集体分形维数和控制聚集动力学的幂律指数之间的解析关系。这种关系实际上与磁场强度无关。尽管我们的粒子具有超顺磁性，但我们进一步证明了在关闭外部磁场后仍能保持其完整性的幸存聚集体群体的存在。最后，我们提出了一个示意性的相互作用的情况下，合理化观察到的可逆和不可逆的聚集之间的共存。
2017-03-28 cond-mat.soft
A numerical toy model of Langevin dynamics provides real-time visualization of colloidal microdroplet evaporation
提出一种GPU加速的Langevin动力学玩具模型，可实时模拟蒸发微滴中多类型纳米粒子聚集，并经电动阱实验与SEM验证。
2025-01-08 cond-mat.soft physics.ao-ph physics.comp-ph
Low Dimensional Assemblies of Magnetic MnFe$_2$O$_4$ Nanoparticles and Direct In Vitro Measurements of Enhanced Heating Driven by Dipolar Interactions: Implications for Magnetic Hyperthermia
磁流体热疗（MFH），使用磁性纳米颗粒（MNP）作为加热剂提高肿瘤细胞温度的过程，已被证明在治疗某些类型的癌症方面是成功的。然而，在生理条件下产生的低加热功率使得在肿瘤部位需要高局部浓度的MNP。在这里，我们报告了如何在体外的磁性软MnFe $_2$ O $_4$纳米粒子的加热功率可以通过细胞内的低维集群通过一种策略，包括：a）的设计的MNP保留Néel磁弛豫在高粘度介质中，和b）培养MNP负载的细胞下，磁场产生细长的细胞内团聚体。我们的直接体外测量表明，与在细胞内自由形成的聚集体中测量的$SLP=305\pm25$ W/g相比，在直流磁场下原位培养BV 2细胞诱导的细长聚集体（$SLP=576\pm33$ W/g）的比损耗功率（SLP）增加了2倍。一个数值平均场模型，包括偶极相互作用，定量再现这些集群的SLP在phantomy和在体外，这表明它捕获的相关机制背后的高粘度条件下的功率损失。这些结果表明，在原位组装成低维结构的MNP是一个健全的可能的方式来改善在MFH的加热性能。
2020-11-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Structure Formation of Amphiphilic Nanocubes at Rest and Under Shear
本研究利用MD和KMC模拟探讨了两亲性纳米立方体在静止与剪切下的自组装行为，发现结合能、疏水面数量及单贴片比例决定簇的稳定性与尺寸，而剪切加速聚集但减小稳态簇大小。
2023-05-23 cond-mat.soft
Langevin agglomeration of nanoparticles interacting via a central potential
通过求解连续体系中一组相互作用单体的朗之万运动方程，模拟了纳米颗粒在静止流体中的团聚。单体通过径向快速衰减的单体间势相互作用。通过分形维数$d_f$和团簇配位数分析了生成团簇的形貌。集群分形维数的时间演化与两个种群的动态，小（$k \le 15$）和大（$k>15$）集群。在早期，单体-团簇凝聚是主要的凝聚机制（$d_f = 2.25$），而在晚期，团簇-团簇凝聚占主导地位（$d_f = 1.56$）。簇被发现是紧凑的（平均配位数$\sim 5$），管状，细长。聚集体的局部紧凑结构归因于相互作用势的各向同性，其允许键合单体的重排，而大规模的管状结构归因于其相对短的吸引范围。集群平移扩散系数被确定为成反比的集群质量和（每单位质量）的摩擦系数的一个孤立的单体，一个后果的忽视在集群中的单体屏蔽。由非屏蔽朗之万方程产生的团簇被称为\textit{ideal clusters}，因为发现底层流体可接近的表面积是孤立单体可接近表面积的总和。类似地，理想的团簇平均而言没有优先取向。随着时间的推移和一些碰撞内核元素的集群的数量减少进行评估和分析表达式相比。
2010-04-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Time-resolved rheometry of drying liquids and suspensions
从油漆到食品，溶剂蒸发无处不在，并严重影响产品的流变特性。它通过浓缩任何非挥发性成分和粘弹性材料来影响牛顿流体，从而硬化。在这两种情况下，溶剂蒸发会导致样品体积发生变化，这使得传统剪切几何形状的任何流变测量都特别具有挑战性。在这里，我们表明，经历“缓慢”蒸发的样品的流变性能可以监测在时间分辨的方式通过使用零法向力控制协议在平行板的几何形状。溶剂从样品中蒸发导致法向力减小，该法向力总是通过板之间的间隙高度的减小来补偿。因此，尽管样品的体积显著减小，但样品与板保持恒定的接触面积。我们验证了振荡和连续剪切下的方法，通过准确地监测经历蒸发和相对体积减少高达70%的水-甘油混合物的粘度。此外，我们将此协议脱水悬浮液。具体而言，我们监测分散的带电二氧化硅纳米粒子经历的玻璃化转变引起的蒸发。虽然间隙高度的降低提供了对增加的颗粒体积分数的直接估计，但振荡和连续剪切测量使我们能够实时监测悬浮液的粘弹性。总的来说，我们的研究表明，零法向力协议提供了一个简单的方法，批量和时间分辨的流变特性的系统经历缓慢的体积变化。
2021-01-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
