The Design and Investigation of the Self-Assembly of Dimers with two Nematic Phases
合成了一系列非对称二聚体，其一侧含有氰基联苯或二氟三联苯部分，另一侧含有一系列长、短、弯曲、极性或非极性介晶。介电各向异性的介电基元的变化系统。该系统的特点是通过差示扫描量热法（DSC），光学偏光显微镜（OPM）和详细的X-射线衍射（XRD）研究，无论是在α-和Nx相。对结果进行了比较，并讨论了结构与性能的关系。在Nx相的组装模型的开发讨论Ntb结构，同轴螺旋，瑞士卷结构和手性域的形成。
2015-09-06 cond-mat.soft
Repulsion-attraction switching of nematic colloids formed by liquid crystal dispersions of polygonal prisms
胶体粒子的自组装由于弹性相互作用在液晶液晶中的承诺可调复合材料，并可以通过利用表面功能化，几何形状和拓扑结构来引导，虽然这些控制自组装的手段仍然有限。在这里，我们实现了低对称性的非手性和手性弹性胶体的双液晶使用胶体多边形凹凸棱镜。我们发现，控制钉扎的向错在棱镜的边缘改变了对称性的导演扭曲的棱镜和他们的方向相对于远场导演。棱镜边缘的向错的受控局部化显著地影响分散在液晶中的棱镜的扩散性质的各向异性，并且允许修改它们的自组装。我们发现，多边形棱镜之间的弹性相互作用可以切换之间的排斥和吸引只是通过控制重新钉扎的向错在不同的边缘，使用激光镊子。我们的研究结果表明，分散在液晶液晶中的胶体颗粒之间的弹性相互作用是敏感的拓扑等价的，但几何丰富的控制配置的颗粒诱导的缺陷。
2017-12-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Activity drives self-assembly of passive soft inclusions in active nematics
本研究探索了活性向列相流体中被动液滴的自组织行为，通过数值模拟揭示其相图特征，证明活性时间调制可精确控制结构转变，为自适应智能材料设计提供新途径。
2025-04-13 cond-mat.soft
Colloidal Surfaces with Boundaries, Apex Boojums and Nested Elastic Self-Assembly of Nematic Colloids
胶体颗粒的自组装有望成为一种强大的复合材料制造技术，但仍然受到对随后结构的有限控制的挑战。我们开发了一种新的纳米胶体，它是具有边界的数学表面的物理类似物，与分子排列场相互作用，而不会在平坦时引起缺陷。然而，由薄的纳米箔制成，它们可以被成形以促使形成自补偿缺陷，该缺陷驱动由微球介导的预编程弹性相互作用。为了证明这一点，我们将纳米箔包裹在金字塔的所有三角形侧面上，除了它的正方形底部。随后的金字塔锥诱导点缺陷与分数刺猬电荷的相反的迹象，自发地对准相对于远场导演，以形成弹性偶极子和嵌套组件与可调间距。八面体形状的纳米箔相互作用就像弹性四极子。我们的发现可能会推动低对称性胶体相的实现。
2016-11-29 cond-mat.soft
Reconfigurable assembly of nematic colloids commanded by photoactivated surface patterns
在综合化学过程中，固体或液体微观夹杂物的输运被提出了不同的电泳驱动机制。然而，可逆地解决流动路径、速率和局部反应物浓度的能力尚未实现。在这里，我们表明，与光敏自组装单层化学改性的基板允许直接命令的组装和运输的大型合奏的微米尺寸的颗粒和液滴分散在一个薄层的各向异性流体。我们的策略分离的粒子驱动，实现通过AC电泳，和转向，实现的弹性调制的主机的流体。夹杂物响应单独或集体模式以下任意可重构的路径通过UV/蓝色照明压印。仅仅依靠一般的材料特性，所提出的程序是通用的，足以发展的应用程序，涉及无生命的或活的材料。
2014-06-22 cond-mat.soft
Identification of New Assembly Mode in the Heliconical Nematic Phase via Tender Resonant X-ray Scattering
螺旋结构是令人兴奋的，并且在从生物技术到显示器到医学的许多应用中被利用。螺旋结构中共振效应的准确描述和理解提供了超越位置有序的分子堆积的关键知识。利用硫K边的弱共振X射线散射（TReXS）研究了具有螺旋结构的超导相的共振效应，即所谓的扭曲弯曲超导相（NTB）。我们首次定量地证明了NTB相的散射峰的能量依赖性遵循由X射线吸收测量的复折射率的能量依赖性。这使我们能够确定一个新的自组装模式的特定组的液晶二聚体在NTB阶段。我们预计，新的途径，在探索复杂的取向结构，无论是在静态以及动态模式引起的外部刺激将被追求。
2020-02-02 cond-mat.soft
Elasticity-Dependent Self-assembly of Micro-Templated Chromonic Liquid Crystal Films
我们探索了在正方形晶格圆柱形微柱基底上形成的水性溶致变色液晶（LCLC）膜的微图案化指向矢结构。通过调节LCLC中间相和它们的弹性性质，经由干燥浓缩来操纵结构。向列型LCLC膜沿微柱晶格的对角线表现出优选的平行排列。柱状LCLC膜，从向列相干燥，形成两个不同的导演和缺陷配置：对角对齐的导演图案与局部正方形的缺陷，和非对角配置与锯齿形缺陷。这些状态的形成似乎与最初的薄膜的相对张开和弯曲自由能成本有关。所观察到的柱状和柱状配置的理解数值使用朗道-德Gennes自由能模型。在其他属性中，该工作提供了LC膜在柱状相和溶致LC膜中的准2D微图案化的第一个例子，并且它展示了通常难以通过体弹性特性对准的LCLC膜的对准和配置切换。
2014-02-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The "magic" angle in the self-assembly of colloids suspended in a nematic host phase
利用广泛的蒙特卡罗（MC）模拟的胶体沉浸在一个液晶，我们计算了一个有效的相互作用势通过当地的液晶指向矢场及其相关的序参量。有效势由局部Landau-de Gennes（LdG）和Frank弹性贡献组成。通过经典的密度泛函理论（DFT）得到了LdG展开系数的分子表达式。利用有限尺寸标度理论对相变点进行定位，改进了LdG参数$A$的DFT结果。我们考虑一对具有Boojum缺陷拓扑结构的均匀胶体之间的有效相互作用。特别地，如果胶体的质心距离矢量与远场指向矢之间的角度约为$30^{\circ}$，则胶体相互吸引，这解决了理论与实验之间长期存在的差异。在二维MC模拟中使用有效势，我们表明，由胶体形成的自组装结构与实验数据非常吻合。
2015-05-21 cond-mat.soft
Chiral nematic self-assembly of minimally surface damaged chitin nanofibrils and its load bearing functions
甲壳素是自然界中最丰富的生物材料之一，每年生产10^10吨，作为分层组织的纳米纤维填料，以增强节肢动物的外骨骼。这种绿色、廉价的生物材料由于其在生物医学材料增强方面的潜在应用而引起了人们的极大关注。尽管如此，它的实际用途是有限的，因为几丁质纳米纤维的提取需要涉及苛刻的化学处理的表面改性，导致难以再现其天然原型分级结构，即手性手性相。在这里，我们开发了一种无化学蚀刻的方法，使用钙离子，称为自然的方式，分解几丁质纳米纤维，同时保持自组装的必要部分，最终导致在聚合物基质中的几丁质天然手性结构的再现。这种手性甲壳素纳米结构特别地增韧复合材料。我们所得到的甲壳素材料的手性双相可以有助于理解和使用自然界中的增强策略。
2016-03-24 cond-mat.soft
Elastic interactions between colloidal microspheres and elongated convex and concave nanoprisms in nematic liquid crystals
我们研究了不同形状和尺寸的胶体颗粒分散在一种非线性流体中时的相互排列和相互作用。凸五边形和凹星形纳米棱柱和微球诱导偶极或四极指向矢结构。随之而来的弹性对之间的相互作用的微球和纳米棱镜是高度依赖于纳米粒子的形状是全方位的吸引力的凸棱镜，但强烈的各向异性的凹棱镜。由于球形颗粒引起的弹性形变导致复杂形状的纳米颗粒在远大于微球尺寸的距离处的明确的排列。我们的特征的弹性对相互作用力，扭矩和结合能的距离和角度的依赖性。所研究的弹性介导的自组装金属和介电纳米粒子具有不同的形状和大小开辟了新的可能性，自组装为基础的制造结构介观复合材料与预先设计的性能。
2016-12-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Quantifying nematic order in evaporation-driven self-assembly of Halloysite nanotubes: Nematic islands and critical aspect ratio
本研究探究了埃洛石纳米管的蒸发驱动自组装过程，发现高度多分散的纳米管会基于长径比进行自分类，形成向列岛结构，并揭示了实现向列序所需的临界长径比为$L/D \ge 6.5 \pm 1$，提供了一种调节局部微观结构的方法。
2023-09-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Deposition of quantum dots in a capillary tube
组装纳米材料（如量子点）的能力使得能够创建具有独特光学和电子特性的功能器件。例如，具有特殊色纯度的发光二极管可以通过量子点的蒸发驱动组装来印刷。然而，目前对量子点胶体沉积的研究仅限于平面衬底的表面。在这里，我们调查的蒸发驱动组装量子点内的一个封闭的圆柱形几何形状。具体而言，我们观察到不同的沉积模式，如带状结构沿长度的毛细管。这种涂覆行为可以受到蒸发速度以及量子点浓度的影响。了解控制涂层过程的因素可以提供一种控制量子点在毛细管内组装的方法，最终能够创造出新的光子器件。
2015-11-18 cond-mat.mtrl-sci 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
Nematohydrodynamics for Colloidal Self-Assembly and Transport Phenomena
我们研究了向列型液晶填充的微流体通道中的胶体颗粒，并展示了颗粒和通道壁之间的弹性相互作用如何导致与传统微流体相比不同的颗粒动力学。对于静态颗粒，在不存在流场的情况下，颗粒表面上的指向矢取向经历从均匀到垂面锚定的快速转变，作为锚定强度和颗粒尺寸的函数。在存在流场的情况下，除了颗粒上的流体粘性应力之外，由于锚定条件而施加向列相诱导的弹性应力。所产生的力被示出提供基于尺寸的分离单个颗粒的可能性。对于多粒子系统，粒子间相互吸引力引起粒子间相互吸引力，粒子聚集并重新定向。这些结果说明了如何耦合向列流体动力学效应可以影响流动性和空间重组的胶体颗粒在微流体应用。
2017-07-18 cond-mat.soft
Quantum-Dots Dispersed Bent-core Nematic Liquid Crystals and Cybotactic Clusters: Experimental and Theoretical Insights
本文研究了量子点（QDs）分散的弯曲核平面液晶体系，给出了其序参量、介电色散和吸收光谱、光学织构随温度变化的实验测量结果。使用弯芯液晶（LC）14- 2 M-CH $_3$作为主体材料，并且使用CdSe/ZnS核-壳型QD作为掺杂剂。由原始（未掺杂）LC 14- 2 M-CH $_3$表现出的双（N）相包含cybotactic簇，其被其QD掺入的LC纳米复合材料保留。我们的显着的研究结果关注的量子点分散的LC系统的取向序参量的减少相比，其原始的对应物，在固定的温度下，和减少的cybotactic集群的大小由于量子点的掺入。掺杂系统的降低的序参量伴随着降低的双折射、增加的激活能和介电各向异性的定性降低。我们补充了一个新的Landau-de Gennes型自由能的掺杂弯曲芯LC系统的实验，定性地捕捉掺杂诱导的减少序参量及其随温度的变化。还分析了平均序参量对其他几个因素（如团簇大小、耦合参数）的依赖性。
2021-02-24 cond-mat.soft
Exploiting imperfections: Directed assembly of surface colloids via bulk topological defects
我们利用受限液晶固有的长程弹性场将困在液晶界面的胶体颗粒组装成具有复杂对称性和填充的可重构结构。在空气和液晶液晶5CB之间的界面处捕获的具有垂面锚定的球形胶体在指向矢场中产生四极畸变，导致颗粒排斥并因此形成具有三角形习性的紧密堆积组件。在这里，我们报告复杂的，开放的结构，通过与缺陷的相互作用组织在散装。具体地说，通过在具有垂面锚定条件的微柱阵列中限制半导体液晶，我们导致缺陷环在样品本体中的明确定义的位置处形成。这些缺陷导致弹性形变，其引导界面捕获的胶体组装成环状组装体，即使当微柱完全浸没在微柱中时，环状组装体也概括了缺陷的几何形状。当胶体的表面密度是高的，它们形成一个环附近的缺陷和一个六角晶格远离it.As地形复杂的基板很容易制造和液晶缺陷很容易重新配置，这项工作奠定了基础，一个新的，强大的机制，通过控制表面锚定和相关的体缺陷结构，动态地直接组装在大面积上。
2013-09-24 cond-mat.soft
Heirarchical Self Assembly: Self Organized nano-structures in a nematically ordered matrix of self assembled polymeric chains
我们报道了许多不同的纳米结构，当不同尺寸（直径σ n）的模型纳米粒子被允许在半柔性自组装聚合物蠕虫状胶束链的背景基质中聚集时，形成。不同的纳米结构是由胶束单体和纳米粒子的相分离混合物的动态逮捕。所获得的不同形态是可用自由体积、聚合物变形的弹性能、聚合物基体中纳米颗粒的密度（化学势）以及当然自组装纳米颗粒的尺寸与聚合物链的自回避直径的比率的相互作用的结果。我们采用混合半巨正则蒙特卡罗模拟方法得到了自组装纳米结构的非平衡相图。我们观察到纳米粒子的棒状结构，这些纳米粒子在向列有序链之间的间隙中自组装，以及连接纳米管的凝胶状网络。我们还发现了一个完全出乎意料的纳米颗粒和单体的互锁结晶相，其中纳米颗粒的每个结晶平面被完美组织的聚合物链平面分开。我们确定了导致这种互锁晶体结构的条件。我们提出了如何在本文中提出的结果可以用来在实验室中获得不同的纳米结构的实验可能性。
2014-12-04 cond-mat.soft
Edge pinning and transformation of defect lines induced by faceted colloidal rings in nematic liquid crystals
向列型胶体在取向有序的液晶基质流体中表现出多种多样的由胶体粒子引起的拓扑缺陷和结构。这些缺陷和场的配置定义弹性相互作用和介质介导的自组装，以及作为模型系统，在利用丰富的拓扑结构和几何形状的胶体表面之间的相互作用，磁场，和拓扑奇异性引起的颗粒在磁散装和向列型胶体界面。在这里，我们展示了形成四分之一强度的表面钉扎向错，以及各种各样的导演场配置与分裂和重新连接的奇异缺陷线，促使胶体颗粒与尖锐的边缘和尺寸大到足以定义强边界条件。使用的例子面的环形粒子的属g = 1，我们探讨的缺陷线之间的位置迁移的大部分的主体边缘钉扎位置在粒子的表面，反之亦然，显示出这种行为是符合拓扑约束定义的数学定理。我们讨论了如何改造的体积和表面缺陷线引起的多面胶体可以丰富的多样性的弹性介导的胶体相互作用，以及如何这些发现可能会影响其控制的可重构的自组装的前景，在crosshosts。
2016-12-27 cond-mat.soft
Self-assembly of hard helices: a rich and unconventional polymorphism
硬螺旋可以被认为是许多天然和合成的软物质系统的基本模型，所有这些系统都以螺旋为基本结构单元：从天然的多核苷酸和多肽到合成的螺旋聚合物;从细菌鞭毛到胶体螺旋。在这里，我们提出了一个广泛的调查的相图硬螺旋使用各种方法。等压Monte Carlo数值模拟被用来跟踪相图：从低密度的各向同性的高密度致密相，观察到丰富的多态性表现出一个特殊的手性螺旋状的结晶相和一些手性和/或极性近晶相。我们提出了一个完整的表征后者，表明它们具有非常规的功能，归因于螺旋形状的组成颗粒。使用等面积结构来定位各向同性到向列相的相变，并将结果与Onsager类理论的结果进行比较。密度泛函理论也被用来研究向列相到螺旋相的相变：在完全平行螺旋的简化假设下，我们比较了不同水平的近似，即第二维里展开和第三维里展开以及Parsons-Lee修正。
2014-08-06 cond-mat.soft
Multi-Particle Collision Dynamics Algorithm for Nematic Fluids
在有限的，流动的液晶内的传输，自组装和缺陷动力学的研究需要通用的和计算效率高的介观算法来考虑波动的线虫流体动力学相互作用。提出了一种基于多粒子碰撞动力学（MPCD）的二维和三维液晶流体动力学和指向矢场的数值模拟方法。向列-MPCD方法被示出为成功地再现的液晶的特征，包括向列-各向同性相变与滞后在3D中，缺陷动力学，各向同性弗兰克弹性系数，翻滚和剪切对齐制度和边界条件依赖的序参量字段。
2015-04-18 cond-mat.soft
Colloidal spirals in nematic liquid crystals
胶体粒子研究的核心实验工作之一是探索粒子的几何形状以及伴随的指向矢变形和周围缺陷之间的相互作用如何提供一种引导粒子自组装和控制粒子诱导缺陷结构的方法。在本工作中，我们设计、制造并分散了螺旋、双螺旋和三螺旋形状的低对称胶体粒子。这些螺旋形的颗粒，这是通过改变它们的表面官能化控制，以提供切向或垂直的边界条件下的手性分子排列，被发现诱导指向矢扭曲和缺陷配置与非手性或手征对称性。胶体粒子也表现出稳定和亚稳定的多取向状态的cross-host，与大量的董事配置具有奇异和孤立的非奇异拓扑缺陷伴随着他们，这可能会导致不寻常的形式的胶体自组装。我们的研究结果直接证明了粒子产生的导演配置的对称性可以进一步降低，或不，相比固体微夹杂物的低点群对称性，这取决于诱导缺陷的性质，同时满足拓扑约束。我们发现非手性胶体粒子可以引起弹性畸变的手征对称性破缺，这是由诱导的拓扑线缺陷和孤子的复杂三维缠绕驱动的。
2016-12-24 cond-mat.soft
Liquid crystal self-assembly of upconversion nanorods enriched by depletion forces for mesostructured material preparation
已知单分散棒状胶体颗粒自发地形成双相和近晶相液晶相，但是它们的自组装通常从基本软凝聚态物理的角度来利用。在这里，我们证明，由右旋糖酐和表面活性剂等非吸附聚合物驱动的耗尽相互作用可用于将光子上转换纳米棒的自组织丰富为取向有序的向列型和近晶状膜胶体超结构。我们研究了热力学相图，并展示了随后的复合材料所表现出的偏振相关的光子上转换，这是由固体纳米结构的独特性质和液晶自组织所实现的长程有序的叠加而产生的。最后，我们讨论了我们的方法，利用自组装由于空间和静电相互作用，以及吸引力耗尽力，可以使技术使用的溶致胶体液晶和介观结构复合材料，使他们能够，即使当他们形成的各向异性纳米粒子具有相对较小的纵横比。
2017-12-28 cond-mat.soft
Self-assembly of bi-functional patchy particles with anisotropic shape into polymers chains: theory and simulations
已知短的平端DNA双链体（低至6个碱基对）的浓缩溶液会有序地进入双相液晶相。这种自组装是由于双链体末端之间的堆叠相互作用，促进它们聚集成具有显著持久长度的多分散链。实验表明，液晶相的形成取决于双链体长度的临界体积分数以上。我们介绍和调查，通过数值模拟，一个粗粒度的DNA双螺旋模型。每个双链体被表示为硬准圆柱体，其基部被两个相同的反应位点装饰。终端站点之间的堆叠相互作用是通过一个短程方阱势建模。我们比较的数值计算结果与预测的基础上的自由能泛函，并找到满意的定量匹配的各向同性的，非对称的相边界和系统结构。数值和理论结果与实验结果的比较证实，DNA双链体的自组装可以通过圆柱形颗粒的平衡聚合反应，使我们能够估计堆叠能适当建模。
2011-08-31 cond-mat.soft
Dispersions of ellipsoidal particles in a nematic liquid crystal
分散在部分有序介质（例如液晶（LC）相）中的胶体颗粒干扰其排列并受到弹性力。这些力是长程的、各向异性的，并且可以通过温度或外部场进行调节，这使得它们成为控制胶体组装的宝贵资产。后者对颗粒几何形状非常敏感，因为它改变了胶体之间的相互作用。在这里，我们提出了一个详细的数值分析的能量细长的物体，即长椭球体，沉浸在一个cuberhost。的结果，补充定性实验，揭示了新的LC配置具有独特的拓扑性质周围的椭球体，取决于他们的纵横比和边界条件上施加的非线性序参量。后者也决定了椭球体在磁场中的优先取向，因为弹性扭矩，以及颗粒聚集体的形态。
2013-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tunable Three-Dimensional Architecture of Nematic Disclination Lines
本文提出一个理论框架，通过向列相液晶与静磁学的类比预测向错线的连通性和形状，并利用偏振光图案化实验和计算机模拟验证，实现了对向列相液晶中三维向错线结构的实际控制。
2023-01-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electric Switching of Fluorescence Decay in Gold-Silica-Dye Nematic Nanocolloids Mediated by Surface Plasmons
通过将固体纳米结构的独特光学性质与软物质对弱外界刺激的简单响应相结合，可以设计出具有有趣物理行为的可调谐复合材料，但这种方法仍然受到其在介观尺度上难以控制的共组装的挑战。使用可扩展的湿化学合成程序，我们制造了各向异性的金-二氧化硅-染料胶体纳米结构，然后通过同时调用分子和胶体自组装将它们组织成设备规模（平方英寸电池）的电可调复合材料。我们表明，随后有序的胶体分散体的形状各向异性纳米结构表现出可调的荧光衰减速率和强度。我们表征这些属性如何依赖于低电压场和偏振的激发和发射光，展示了一个有趣的品种的纳米结构复合材料的实际实现的巨大潜力。
2017-01-31 cond-mat.soft physics.optics
Nematic droplets at fibres
具有非平凡拓扑结构的微滴的制备新技术的出现为响应器件的组装提供了新的途径。在这里，我们进行了一个数值研究的球形微滴的纤维。我们分析了平衡织构，发现在一定条件下，这种织构可以避免拓扑缺陷的形核。我们详细地考虑了一个垂直双液滴包裹在一个平面锚定纤维。我们研究了电场对这种液滴的织构的影响。在存在DC场的情况下，系统在给定阈值$E_c$以上经历类Freederickz转变。我们还考虑交流领域，在高和低的频率，并发现纹理是类似的静态场观察到的，与最近报道的实验。
2015-06-24 cond-mat.soft
Interactions of charged microrods in chiral nematic liquid crystals
我们研究了手性液晶中带电二氧化硅微棒的相互作用，发现由于静电（库仑）和弹性相互作用的竞争效应，具有垂面锚定的微棒形成束缚态。通过施加外部电力和机械力来扰动其平衡位置和方向，证明了束缚态的鲁棒性。在束缚态，我们已经测量了相关的热涨落的位置，使用两个粒子的互相关光谱，揭示了它们的流体动力学相互作用。这些发现揭示了液晶分散体的未探索的方面，这对于理解手性手性液晶中纳米和微米粒子的组装和动力学是重要的。
2022-11-12 cond-mat.soft
Chaining of hard disks in nematic needles: particle-based simulation of colloidal interactions in liquid crystals
悬浮在液晶中的胶体颗粒可以表现出各种有效的各向异性相互作用，这些相互作用可以在自组装过程中进行调节和利用。我们模拟了一个二维系统的硬盘悬浮在一个解决方案的密集硬针作为一个模型系统的胶体悬浮在一个透明的溶致液晶。新的事件链蒙特卡罗技术使我们能够直接测量胶体相互作用的微观模拟与明确的液晶颗粒在致密的液晶相。我们发现一个方向性的短程吸引磁盘沿董事，这触发链接平行的董事和似乎矛盾的标准液晶场理论的四极吸引力与一个首选的${45^{\circ}}$角度的结果。我们的结果可以用一种短程密度依赖的耗尽相互作用来解释，这种相互作用到目前为止一直被忽略。耗尽相互作用的方向性和强度是由硬棒的弱平面锚定引起的。如果圆盘靠近，耗尽吸引力强有力地超过四极弹性吸引力。许多盘的自组装通过中间链进行，这表明在溶致液晶中，胶体耗尽相互作用在结构形成过程中起着重要作用。
2020-06-18 cond-mat.soft physics.comp-ph
Spontaneous phase separation and pattern formation in a lyotropic nematic mixture
SUPA, School of Physics and Astronomy, Edinburgh University（苏格兰物理学和天文学超级学院，爱丁堡大学）
研究通过理论、模拟和实验揭示了Lyotropic向列相混合物中自发相分离与图案形成机制，发现取向-密度耦合和弹性毛细作用是指导自组装的关键因素。
2026-02-11 cond-mat.soft
Polar self-organization of ferroelectric nematic liquid crystal molecules on atomically flat Au(111) surface
本文利用STM研究铁电向列相液晶分子在Au(111)表面的自组装，发现其形成倾斜规则排列并呈现分子偶极子同向取向的极性铁电有序。
2024-01-18 cond-mat.soft
Triclinic nematic colloidal crystals from competing elastic and electrostatic interactions
纳米粒子的自组装可以使复合材料具有预先设计的性能，但仍然面临着复制原子和分子晶体结构多样性的挑战。我们结合各向异性的弹性和弱屏蔽静电相互作用，以指导定向和三斜的位置自排序的无机纳米晶体在一个可调流体主机。这些低对称性胶体晶体的晶格周期性比纳米颗粒尺寸大一个数量级以上。取向的纳米晶体，以及随后的三斜晶系胶体晶体的晶轴，耦合到的均匀排列的方向，这可以很容易地控制在大规模上的晶体主体。我们探测胶体对和多体相互作用，并演示了如何从竞争的长程弹性和静电力的半导体纳米棒的取向有序的三斜晶体出现。
2016-12-08 cond-mat.soft
Defect-polymorphism controlled electrophoretic propulsion of anisometric microparticles in a nematic liquid crystal
胶体粒子的非平凡形状在液晶中产生复杂的弹性变形和拓扑缺陷，并在控制其通过介质的电泳推进中起关键作用。在这里，我们报告的缺陷和不等轴（雪人形）的电介质颗粒的电泳输运的实验结果进行了一个交变的电场垂直于液晶的导演。我们表明，形状不对称性引起的缺陷多态性的成核点或环缺陷在多个位置上的颗粒和控制的方向以及电泳推进的大小。我们的研究结果揭示了在微流体、受控传输和组装中应用的液晶中转移微粒的新自由度。
2022-01-23 cond-mat.soft
Elastic interactions between topological defects in chiral nematic shells
提出了一个新的、自洽的、鲁棒的理论模型来研究液晶壳层中拓扑缺陷之间的弹性相互作用。以一种简单的方式解释壳的非同心性质，我们能够成功地准确地解释和预测缺陷的位置，这在胶体自组装的背景下最相关。我们校准和测试我们的模型对现有的实验数据，并将其扩展到所有新观察到的缺陷配置手性双壳层。我们进行了新的实验，以进一步检查和确认本模型的有效性。此外，我们能够获得的能量的$+1$或$+3/2$向错线的胆固醇，其复杂的性质是最近才报道的定量估计。
2016-10-11 cond-mat.soft
Orientational wetting and topological transitions in confined solutions of semi-flexible polymers
尽管它们具有相当大的实际和生物应用，但在受限聚合物溶液中分子性质、组装条件和自组织结构之间的联系仍然难以捉摸。在这里，我们探讨了溶致性的半柔性链在球形限制的多个轮廓长度跨越一个广泛的制度的浓度排序。我们发现了一个原始的交叉，从两个不同的四极状态，其特征在于由规则的四面体图案的表面拓扑缺陷，无论是纵向，横向或自发扭曲的双极结构，密度增加。这些转变，以及它们涉及的中间安排，是由于在其液晶（LC）弹性各向异性的细微变化的取向润湿的组合。我们的分子模拟证实了密度泛函计算，并通过引入几个序参量以及一个无监督的学习计划的拓扑缺陷的本地化量化。我们的研究结果同意定量与连续介质弹性理论的预测，并证明在何种程度上的折叠的大分子和低分子量的液晶的自组装可能是由相同的，普遍的原则指导。
2023-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Chiral and achiral mechanisms of self-limiting, twisted bundle assembly
本文提出了扭曲丝束和柱束自限制组装的广义理论，分析了手性传递和非手性自发扭曲两种机制对束组装的影响，发现非手性扭曲束在平衡尺寸和热力学稳定性上与手性束存在定性差异。
2019-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Chiral liquid crystal colloids
胶体粒子扰乱液晶的棒状分子的排列，引起使扭曲区域的自由能最小化的长程相互作用。已知颗粒形状和拓扑结构引导这种自组装过程。然而，胶体包裹体的手性如何影响这些长程相互作用尚不清楚。本文利用激光光镊、粒子跟踪和光学成像技术研究了手性弹簧和螺旋引起的畸变对双折射液晶中胶体自组织的影响。研究表明，胶体粒子的手性与胶体粒子的非对称弹性相互作用，可以改变胶体粒子的手性或外消旋超结构。这些研究结果是一致的数值模拟的基础上最小化的朗道-德热内自由能。我们的研究揭示了手性在定义液晶胶体的介观有序中的作用，这表明该功能可能是一个潜在的工具，以调节这些系统的全球定向自组织。
2017-12-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Theory of active self-organization of dense nematic structures in the actin cytoskeleton
针对均匀各向同性肌动蛋白凝胶如何自组织为致密向列束的问题，本文通过活性凝胶模型识别出主动图案化机制，结合线性稳定性分析和非线性模拟明确自组装条件及参数调控规律，并经离散模拟验证核心要求，揭示肌动蛋白凝胶的可重构活性材料特性。
2025-04-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Impact of spherical nanoparticles on the nematic order parameter
实验研究了球形纳米粒子对基质液晶液晶取向序参量的影响。我们使用球形核-壳量子点，其被表面官能化以促进在其与液晶主体的界面上的垂面锚定。我们的实验表明，即使在低浓度的球形纳米粒子的存在下，取向顺序可能会受到强烈的影响。复合系统的取向顺序探测通过偏振显微拉曼光谱和光学双折射测量作为温度和浓度的函数。我们的数据表明，取向顺序依赖于浓度在一个非线性的方式，并存在交叉浓度$χ_c \approx 0.004\, pw$。它区分了两种不同的状态，分别表现出纯液晶样（$χ<χ_c$）和扭曲液晶有序（$χ>χ_c$）。在后一相中，有序度相对于纯液晶液晶相较低。
2018-03-24 cond-mat.soft
Omnidirectional transport and navigation of Janus particles through a nematic liquid crystal film
我们创造了可控的活性粒子的金属介电Janus胶体的形式，获得运动性，通过一个垂直的AC电场的能量转换施加在液晶薄膜。我们通过改变场的振幅和频率，在粒子和粒子的轴所跨越的平面上随意引导胶体，实现了对轨迹的完全控制。潜在的机制利用电渗流的敏感性的颗粒表面和液晶缺陷结构的不对称性。我们提出了一个计算的偶极力密度的相互作用所产生的电场与导演锚定和对比的静电边界条件的两个半球上，该帐户的介电向前（金属向前）运动的胶体由于诱导拉力（推）力偶极子。这些发现为胶体和液晶在受控运输、组装和集体动力学中的应用开辟了未探索的方向。
2020-07-01 cond-mat.soft
Self-assembly of 2D membranes from mixtures of hard rods and depleting polymers
我们阐明的分子力导致组装的二维膜状结构组成的一个杆长厚单层的对齐杆从不混溶悬浮液的硬棒和耗尽聚合物。我们进行模拟预测，单层膜是热稳定的临界杆纵横比以上，低于临界耗尽相互作用长度尺度。在这些条件之外，诸如堆叠的近晶柱或微滴的替代结构是热稳定的。这些预测证实了使用病毒杆状分子和非吸附聚合物的实验模型系统。我们的工作表明，集体分子突起波动本身就足以稳定膜组成的均匀杆与简单的排除体积相互作用。
2011-03-14 cond-mat.soft
Strong orientational coupling of block copolymer microdomains to smectic layering revealed by magnetic field alignment
利用\textit{in situ} X射线散射研究了液晶嵌段共聚物（BCP）在磁场作用下的自组装过程中各向同性-向列相（I-N）和向列相-近晶相（N-SmA）的转变。从无序的熔体冷却到结晶器中，产生了秩序差和排列弱的BCP微区。然而，继续冷却到SmA导致BCP取向顺序的突然增加，微区排列与近晶层的平移序参量紧密耦合。这些结果强调了在这些等级有序材料中在磁场下产生高度对准状态的N-SmA转变的重要性。
2015-09-09 cond-mat.soft
Molecular Origin of UV-Induced Irreversible Phase Changes in a Chromonic Liquid Crystal
Ulsan National Institute of Science and Technology（蔚山科学技术院）
研究通过紫外光降解DSCG分子，揭示其对染色体液晶相变图的影响，发现降解产物破坏自组装结构，扩展了非相和双相区域。
2026-03-16 cond-mat.soft
Light-induced dynamics of liquid-crystalline droplets on the surface of iron-doped lithium niobate crystals
我们研究了铁掺杂的锂离子酸盐晶体的表面上产生的光伏场的铁电性液晶和沉积在该表面上的标准的铁电性液晶材料的液滴上的效果。当用激光束照射这样的组件时，引发了广泛的动态现象。位于激光光斑外部的液滴被拖向照射区域的方向，而位于照射区域内部的液滴倾向于彼此桥接并重新排列成卷须状结构。在铁电体的双相（NF）中，这些过程通过形成演化成射流的锥形尖峰而发生，类似于暴露于超临界电场的常规介电液体的液滴的行为。然而，与常规液体相反，NF相的喷射流表现出深刻的分支。在铁电介质和标准铁电介质材料的双相（N）中，动态过程经由对于经受亚临界场的常规液体典型的边缘光滑的连续特征发生。动力学行为的差异是由于铁电相的介电常数相对于铁电相的介电常数的大幅增加。
2022-08-03 cond-mat.soft
Macromolecular crowding in chiral assembly of ellipsoidal nanoparticles
本研究通过分子动力学模拟椭球粒子自组装，引入基于拥挤因子理论的特征参数，揭示了高拥挤条件下初始团簇诱发手性扭转并形成胆甾相结构的机制。
2024-01-05 cond-mat.soft
Self-assembled aggregates in the gravitational field: growth and nematic order
本文重点研究了引力场对线性骨料可逆组装和拆卸过程的影响。甚至地球的引力场也能影响重的生物聚集体如微管或肌动蛋白丝的平衡性质。重力产生浓度梯度，导致不同长度的骨料随高度分布。足够强的引力场诱导聚集体的整体生长。引力场促进了从各向同性到双相相变的转变，并在更宽的转变区域内得到反映。共存相具有明显不同的长度分布，并且相变代表了各向同性相的生长和沉淀成单相之间的相互作用。超离心力中的场只能加强重力的作用，因此本说明书可以应用于更广泛的系统。
2003-09-09 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.space-ph
Nematic liquid crystal boojums with handles on colloidal handlebodies
在有序介质表面形成的拓扑缺陷，被称为boojums，在超流体、液晶（LC）、朗缪尔单层和玻色-爱因斯坦凝聚体中普遍存在。它们确定超流体中的超电流，影响聚合物分散液晶中的电光开关，并介导向列型各向同性流体界面的化学反应，但表面拓扑结构在这些缺陷的外观，稳定性和核心结构中的作用仍然知之甚少。在这里，我们展示了强大的生成boojums通过控制表面拓扑结构的胶体颗粒施加切向边界条件的LC分子的排列。为了做到这一点，我们设计了具有不同亏格g的椭球形聚合物颗粒。当被引入到一个双极性液晶中时，这些粒子扭曲了双极性液晶分子的排列场，同时遵守拓扑约束，并诱导至少2g - 2的boojums，允许拓扑电荷守恒。我们的三维纹理的boojums使用偏振非线性光学成像的分子排列和解释我们的研究结果，通过调用对称性的考虑和数值模拟的实验匹配的导演领域，序参量的变化，和非平凡的缺陷形的核心结构。最后，我们讨论了胶体表面和boojums的拓扑结构之间的相互作用可能会导致控制自组装的胶体粒子在pneumatic和paranematic主机，这反过来，可以使可重构的拓扑复合材料。
2016-12-27 cond-mat.soft
Control of colloidal placement by modulated molecular orientation in nematic cells
胶体自组装成由粒子相互作用决定的各种有组织的超结构。单类全同粒子自组装的科学认识和应用都取得了巨大的进展。形成超结构，其中的胶体粒子占据预先设计的网站，并保持在这些网站，尽管热波动是一个主要的挑战，目前国家的art.here，我们提出了一个通用的方法来直接放置的胶体，使用液晶与空间变化的分子取向预先施加基板photolealignment。胶体颗粒在胶体环境中受到长程弹性力的作用，这种力来源于胶体颗粒的取向顺序。取向顺序的分量产生弹性能量景观，该弹性能量景观驱动胶体进入具有优选类型的变形的位置。作为一个例子，我们表明，胶体球与垂直的表面锚定被驱动到最大张开的区域，而球与切向表面锚定解决到弯曲的区域。负责优先放置的弹性力测量探索过阻尼动力学的胶体。通过图案化的分子取向控制胶体自组装为材料和设备的设计开辟了新的机会，其中颗粒应放置在预先设计的位置。
2016-09-21 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
Phase behaviour and self-assembly of semiflexible polymers in poor-solvent solutions
本研究结合Langevin动力学与Wang-Landau Monte Carlo模拟，绘制单链及多链半柔性聚合物在不良溶剂中的温度—刚度相图，揭示球状、扭rod、扭toroid及向列束间的转变机制。
2024-09-07 cond-mat.soft
Photothermal tuning of microparticle diffusion anisotropy in nematic lyotropic chromonic liquid crystal
Wroclaw University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）
本研究提出一种光热方法，通过切换照射光谱调控溶致色原液晶中微颗粒的扩散各向异性，实现各向异性比从3.0提升至5.5，为光控微流体分选和软物质组装提供了新方案。
2026-08-28 cond-mat.soft
Alignment induced re-configurable walls for patterning and assembly of liquid crystal skyrmions
Skyrmions吸引了迅速增长的兴趣，由于其拓扑性质和独特的方面，潜在的新的应用，如数据存储和软机器人。它们还可以作为设计材料、自组装材料和功能性软材料的关键元素。虽然不是真正的粒子，但这些skyrmion的行为就像粒子它们彼此相互作用，可以通过电场、表面锚定和光来驱动。另一方面，它们是具有真实粒子所不具备的性质的场组态。在这里，我们表明，通过对齐诱导的吸引和排斥壁，skyrmions在手性双折射液晶可以精确地控制和编程，作为合适的积木实现上述目标。我们的工作可能会刺激新的实验努力和伴随的应用在这个方向。
2020-12-11 cond-mat.soft
Self-Assembly of Isostatic Self-Dual Colloidal Crystals
自对偶结构的对偶对应物本身具有独特的隐藏对称性，超出了经典空间对称群的描述。在这里，我们提出了一个策略的基础上{一个单层的}有吸引力的半圆柱形胶体自组装这些异国情调的结构。{这个系统可以看作是一个半圆盘的二维系统。}通过蒙特卡罗模拟，我们发现了两种均衡自对偶晶体，具有pmg {空间群}对称性的未报道晶体和扭曲的Kagome晶体。当pmg晶体接近临界点时，我们发现在自对偶点处{全}声子谱出现双简并，两个倾斜的Weyl结点合并为一个\emph{critically-tilted} Dirac结点.后者是“偶然”位于高对称线。这种非常规狄拉克节点的形成是由于在自对偶点处出现了临界平坦带，它们是\emph{finite-frequency}松弛模的线性组合。这些模式可以理解为机械耦合的自对偶菱形链以某些独特的非耦合方式振动。我们的工作为设计和制备具有奇异力学或声子特性的自对偶材料铺平了道路。
2021-06-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-assembly of short DNA duplexes: from a coarse-grained model to experiments through a theoretical link
包含6至20个碱基对的短平端DNA双链体由于末端碱基对之间的疏水堆积相互作用而自组装成多分散半柔性链。在取决于温度和双链体长度的临界浓度以上，这样的链有序进入液晶相。在这里，我们调查的自组装这样的双螺旋双分子与相结合的数值和理论方法。我们采用Ouldridge等人最近提出的粗粒度DNA模型[J. Chem. Phys. 134，08501（2011）]模拟了本体系统。然后，我们直接从DNA模型中评估理论框架的输入量。由此产生的无参数的理论预测提供了一个准确的描述在各向同性阶段的模拟结果。此外，理论各向同性-非晶相边界与实验结果一致，提供了一种估算堆垛自由能的途径。
2012-04-04 cond-mat.soft
