Crystallization and gelation in colloidal systems with short-ranged attractive interactions
本文系统地研究了短程吸引胶体体系的平衡相图与非平衡相图之间的关系。使用Monte Carlo和布朗动力学模拟，我们发现一个窗口的增强结晶，这是有限的，在高的相互作用强度的动力学放缓，并在低的相互作用强度的高成核势垒。我们发现，通过两个阶段的结晶过程中的亚稳态气-液双节点的结晶是增强。首先，观察到稠密液体的形成，其次晶体在稠密流体内成核。此外，我们发现，在低胶体包装分数的流体的集群，并在较高的胶体包装分数的一个deletating网络由于逮捕气-液相分离，我们确定与凝胶化。我们发现，这种逮捕是由于结晶在低相互作用能，它是由在高相互作用强度的动力学减慢。同样，我们观察到，在低胶体填充分数形成的集群是结晶在低的相互作用能，但在高的相互作用能玻璃。星系团在相遇时合并。
2008-10-02 cond-mat.soft
Equilibrium cluster phases and low-density arrested disordered states: The role of short-range attraction and long-range repulsion
我们研究了一个模型，在该模型中，颗粒相互作用与短程吸引力和长程排斥力的相互作用，试图模拟最近发现的空间稳定的胶体系统中存在的耗尽相互作用的平衡簇相。在低填充分数下，颗粒形成稳定的平衡团簇，其充当团簇流体的构建块。我们研究的可能性，簇流体产生低密度的无序逮捕相，凝胶，通过玻璃化转变驱动的排斥相互作用。在这个模型中，凝胶的形成被正式描述为与玻璃形成相同的物理过程。
2004-09-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Decoupling of single-particle and collective dynamics in arrested phase-separating glassy mixtures
University of Vienna（维也纳大学）；Università di Padova（帕多瓦大学）
研究了硬颗粒-星形聚合物混合物在冻结相分离范围内的结构和动力学，揭示了硬颗粒在软玻璃体基质中的扩散行为及非指数松弛和非高斯位移分布，展示了冻结相分离与玻璃性相互作用导致的复杂多尺度现象。
2026-01-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonlinear rheology of dense colloidal systems with short-ranged attraction: A mode-coupling theory analysis
在结合玻璃化转变模式耦合理论（ITT-MCT）的瞬态积分框架内讨论了具有短程吸引力的玻璃化形成胶体悬浮液的非线性流变学。计算是基于方井系统（SWS），作为胶体聚合物混合物的模型。高密度制度的特点是重入熔化的玻璃时，增加吸引力的强度，和交叉排斥玻璃形成在弱吸引力的吸引力玻璃形成在强吸引力，进行了讨论。流动曲线被发现与实验数据定性一致，具有较强的屈服应力的增加，并为合适的相互作用参数，两个屈服应力之间的交叉。屈服应变，定义为启动流下的应力过冲的位置，被发现是成比例的吸引力范围为强吸引力。在弱和中等吸引力强度下，硬核锁定和吸引驱动键合的组合效应导致对参数的更丰富的依赖性。第一个法向应力差表现出较弱的依赖于短程吸引力的剪切应力，因为后者是更敏感的短波长的静态结构的功能。
2014-01-29 cond-mat.soft
Structural and dynamical features of multiple metastable glassy states in a colloidal system with competing interactions
短程吸引力和长程排斥力相互竞争的系统本质上是失败的，导致它们的结构和动力学要么由介观有序要么由亚稳态无序主导。在这里，我们报告后一种情况下，在一个胶体系统与远程静电排斥和短程耗尽的吸引力。我们发现各种状态表现出缓慢的非扩散动力学：凝胶，玻璃态的集群，和一个国家让人想起维格纳玻璃。改变相互作用，我们发现一个连续的交叉之间的维格纳和集群玻璃态，和一个尖锐的不连续过渡之间的维格纳玻璃态和凝胶。这种差异反映了这样一个事实，即动态逮捕是由排斥的两个玻璃态和吸引力的情况下的凝胶。
2010-02-08 cond-mat.soft
Is directed percolation in colloid-polymer mixtures linked to dynamic arrest?
利用计算机模拟，我们研究了动态逮捕的胶体聚合物混合物的示意性模型相结合的短程吸引力与长程排斥。被捕集凝胶是由于强吸引力而结合的胶体颗粒的稀刚性网络。在没有排斥的情况下，凝胶通过阻滞相分离在旋节线处形成。在足够高密度的各态历经悬浮液中，胶体团簇形成临时网络，渗透空间。最近，[国家通讯社。7，11817（2016）]，有人提出，这些网络向定向渗流的转变与动态停滞的开始相吻合，从而将结构与动态联系起来。在这里，我们评估各种屏蔽长度的基础气液双结点和渗滤过渡。我们发现，定向渗流移动的连续渗流线，以更大的密度，但即使超出这条线的悬浮液仍然遍历。只有当接近旋节时，才发生动力性停搏。因此，竞争排斥并不改变非平衡凝胶化的定性方案，尽管新兴的疏水网络的结构显示出一些差异。
2018-06-25 cond-mat.soft
Machine learning short-ranged many-body interactions in colloidal systems using descriptors based on Voronoi cells
Utrecht University（乌得勒支大学）；University of Dundee（邓迪大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
本文提出了一种基于沃罗诺伊单元的机器学习方法，用于准确捕捉胶体系统中短程多体相互作用的特性，并强调了多指标评估在ML势能质量评估中的重要性。
2026-01-08 cond-mat.soft
Activated bond-breaking processes preempt the observation of a sharp glass-glass transition in dense short-ranged attractive colloids
我们研究-使用分子动力学模拟-在一个密集的短程有吸引力的胶体玻璃的动力学的温度依赖性，找到证据的动力学玻璃-玻璃转变的理想模式耦合理论预测。根据这一理论，两种不同的玻璃是稳定的，一种是通过排斥体积，另一种是通过短程吸引相互作用。通过研究密度自相关函数，我们发现短程吸引玻璃是不稳定的。事实上，激活的键断裂过程慢慢地将有吸引力的玻璃转化为硬球玻璃，从而抢先观察到急剧的玻璃-玻璃转变。
2003-09-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Phase equilibria and glass transition in colloidal systems with short-ranged attractive interactions. Application to protein crystallization
本文研究了一个复杂流体模型，该模型由通过硬核和短程吸引势（汤川势和方阱势）相互作用的粒子组成。使用混合的方法，包括一个自洽的和相当准确的近似的液体积分方程的情况下的汤川流体，微扰理论来评估的晶体自由能，和模式耦合理论的玻璃化转变，我们确定了系统的平衡相图和过冷流体和玻璃相之间的平衡线。对于这些潜在的，我们研究的相图为不同的值的潜在范围，排斥核的直径的相互作用的范围的比率是主要的控制参数。我们的论点是相关的各种系统，从密集的胶体系统与耗尽力，通过颗粒凝胶，纳米颗粒聚集，和球状蛋白质结晶。
2001-11-12 cond-mat.soft
Evidence for Unusual Dynamical Arrest Scenario in Short Ranged Colloidal Systems
本文报道了用分子动力学模拟方法对短程吸引方阱（SW）势作用下粒子间相互作用的研究。计算的恒定扩散系数$D$在温度填充分数平面的轨迹示出了再入行为，即扩散率在冷却时增加，证实了先前由短程势粒子理论预测的高体积分数动态停滞情景的重要部分。由短程键合引起的更有效的局部化机制平均而言提供了与硬球情况相比额外的自由体积，并且导致更快的动力学。
2002-01-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Evidence of a higher-order singularity in dense short-ranged attractive colloids
我们研究了一个模型，在该模型中，粒子通过一个硬核排斥辅以短程吸引力的潜力，在胶体悬浮液中发现的那种。结合理论和数值计算工作，我们定位线的高阶玻璃化转变的奇异性和它的终点-命名为$A_4$ -流体玻璃线。接近的$A_4$点，我们检测到对数衰减的密度相关性和次线性幂律增加的均方位移，时间间隔高达四个数量级。我们建立的$A_4$奇异性的存在，通过研究如何影响的范围内的潜在的时间窗口，观察到异常动态。
2005-03-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Universal reshaping of arrested colloidal gels via active doping
通过短程吸引相互作用的胶体作为广泛的自组装材料的主要构建块。然而，这种策略的一个众所周知的缺点是，这些结构单元迅速且容易地凝聚成亚稳态胶体凝胶。使用计算机模拟，我们说明了如何添加一小部分的纯排斥性自推进胶体，一种被称为活性掺杂的技术，可以防止这种亚稳凝胶状态的形成，并驱动系统向其结晶有利的目标结构。这种策略的简单性和鲁棒性提供了一种系统和通用的途径来改善大量复杂胶体结构的自组装。我们详细讨论了这一壮举完成的过程，并利用它来调节自组装提供定量指标。我们提供的证据，这种方法的通用性，证明它仍然是强大的下，在二维和三维的一些不同的各向异性短程对相互作用。此外，我们报告了一种新的微相在被动和主动胶体的混合物。对于宽范围的自推进速度，可以稳定相当单分散的有限尺寸微晶的悬浮液。令人惊讶的是，这种微相也对结构单元之间的潜在对相互作用不敏感。这些中等大小的单分散团簇的活性稳定是相当显着的，应该是非常有用的分层自组装策略的设计。这项工作进一步支持了主动力在指导胶体自组装中发挥关键作用的概念。
2020-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Numerical study of the glass-glass transition in short-ranged attractive colloids
我们报告了广泛的数值模拟在{ \it玻璃}区域的一个简单的模型，短程有吸引力的胶体，方井模型。我们调查的行为的密度自相关函数和静态结构因子的温度和包装分数的区域中的玻璃-玻璃转变，预计根据理论预测。我们通过研究数值结果的等待时间和历史依赖性来加强我们的观察。我们提供的证据支持的可能性，激活键断裂过程不稳定的有吸引力的玻璃，防止充分观察到一个尖锐的玻璃-玻璃动力学转变。
2004-06-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Dynamical Arrest in Attractive Colloids: The Effect of Long-Range Repulsion
我们通过三维荧光共聚焦显微镜研究了具有短程吸引和长程排斥相互作用的模型胶体颗粒悬浮液中的凝胶化。在低填充分数下，颗粒形成稳定的平衡团簇。在增加填充分数时，簇的尺寸增大并且变得越来越各向异性，直到最终在凝胶化时缔合成完全连接的网络。我们在凝胶结构中发现了令人惊讶的顺序。空间和取向的相关性分析表明，凝胶是由致密链的颗粒从共享四面体集群。我们的研究结果意味着，动态逮捕发生通过集群的增长和协会。
2005-06-22 cond-mat.soft
Short-ranged attractive colloids: What is the gel state ?
我们评估的热力学，几何和动力学性质的短程方阱二元混合物，提供一个连贯的画面，这个简单的，但丰富的，模型的胶体相互作用。特别是，我们比较的位置，在温度包装分数平面，的几何逾渗轨迹，亚稳的液-气调幅和玻璃化转变线。这种比较提供了证据，凝胶状态不能直接与吸引玻璃化转变线。指示给出了两者之间的间接联系的可能性，通过逮捕相分离过程。最后，我们讨论了球形短程吸引力可能不足以在低填充率和低温下产生平衡团簇相的可能性。
2003-10-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
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
The role of long-range forces in the phase behavior of colloids and proteins
胶体-聚合物混合物和球状蛋白质溶液的相行为，常常被解释为具有短程吸引力的硬球的简单模型。虽然这样的模型产生的胶体和蛋白质的通用相图的定性理解，它未能捕捉一个重要的区别：该模型预测在亚稳态制度低于冻结曲线的流体-流体相分离。对于球状蛋白质，已经观察到这种分层，但是对于胶体，它似乎被凝胶的外观所取代。本文研究了附加长程引力对短程引力球相行为的影响。我们发现，这样的吸引力可以转移（亚稳）流体-流体临界点的凝胶区域。由于这个亚稳临界点可能是重要的晶体成核，我们的研究结果表明，长程吸引力可能在球状蛋白质的结晶中发挥重要作用。然而，在胶体中，折射率匹配通常用于关闭长程色散力，凝胶化可能抑制相分离。
1999-09-15 cond-mat.soft q-bio
Time-Dependent Flow in Arrested States -- Transient Behaviour
高浓度胶体液体和动态逮捕状态（玻璃）下的瞬态行为随时间变化的剪切进行审查。这包括理论和实验研究，包括宏观流变行为以及微观单个颗粒水平上的结构和动力学变化。系统的微观和宏观水平是由一个全面的理论框架，利用定量描述这些系统，而他们受到任意流的历史。在此框架内，理论预测相比，实验数据，这是由流变学和共聚焦显微镜实验收集，并显示一致的结果。特别强调的是（i）切换的剪切流，在此期间，系统可以液化，（ii）切换的剪切流，这可能仍然会留下残余应力在系统中，和（iii）大振幅振荡剪切。时间尺度之间的竞争和对流动历史的依赖导致流变响应和微观结构和动力学的新功能。
2013-09-02 cond-mat.soft
Multicomponent adhesive hard sphere models and short-ranged attractive interactions in colloidal or micellar solutions
我们调查的粘性参数$t_{ij}=1/(12τ_{ij})$的依赖性-其中$τ_{ij}$是传统的巴克斯特参数-溶质直径$σ_{i}$和$σ_{j}$在多组分粘性硬球（SHS）模型的介观中性粒子的流体混合物。各种简单但现实的相互作用势，在文献中使用的模型\textit{short-ranged attractions}存在于真正的解决方案的胶体或反胶束，进行了审查。我们认为：i）范德华吸引力，ii）硬球损耗力，iii）聚合物包覆的胶体，iv）溶剂化效应（特别是油包水微乳液的反胶束之间的疏水键合和吸引力）。我们映射到一个等效的SHS模型，通过要求第二维里系数的平等，这些潜力。主要的发现是，对于大多数考虑的潜力，大小依赖的$t_{ij}(T,σ_{i},σ_{j})$可以近似由基本上相同的表达式，即一个简单的多项式变量$σ_{i}σ_{j}/σ_{ij}^{2}$，系数取决于温度$T$，或-耗尽相互作用-上的填充分数$η_{0}$的耗尽粒子。
2006-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Yield stress aging in attractive colloidal suspensions
我们调查的起源屈服应力老化在半致密，盐水，混浊的悬浮液中，结构的演变是迅速逮捕的形成热不可逆的滚动阻力颗粒间的接触。通过对颗粒棒进行光镊（OT）三点弯曲试验，我们发现这些接触屈服于滚动阈值，其临界弯矩随时间呈抛物线增长。我们证明，这种时间依赖性的接触尺度滚动阈值控制的悬浮屈服应力和其老化动力学。我们确定了一个简单的本构关系之间的接触尺度的抗弯刚度和滚动阈值，转移到宏观尺度。这导致我们建立宏观剪切模量和屈服应力之间的本构关系，是通用的胶体系统的阵列。
2021-10-25 cond-mat.soft
Geometric frustration in small colloidal clusters
我们使用布朗动力学模拟研究了具有竞争相互作用的模型胶体系统中团簇的结构。短程吸引驱动集群，而弱的，长程排斥用于模拟实验系统中的静电充电。前者用短程Morse吸引相互作用处理，后者用排斥Yukawa相互作用处理。对于m= 3，4，5，6，7，10和13的团簇，我们考虑了特定结构团簇的产率与相互作用强度的函数关系。在足够的吸引力的相互作用的强度（约10 kT），平均债券的寿命接近模拟时间尺度和系统变得nonergodic。对于小团簇m<=5，其中几何挫折是不相关的，尽管非遍历性，足够的吸引力相互作用的强度，最大化键数的集群的产率接近100%。然而，对于$m=7$和更高，在非遍历制度，我们发现这些结构的产量较低，我们认为几何挫折起着重要的作用。$m=6$是一种特殊情况，其中八面体和C2v对称性的两种结构竞争，后者在各态历经机制中受到熵贡献的青睐，在非各态历经机制中受到动力学捕获的青睐。我们相信，只要相互作用势的单分量描述是有效的，我们的结果应该是有效的。一个具有静电斥力和范德华引力的系统就是这样一个例子。然而，在某些情况下，相互作用势的单组分描述可能不合适。
2010-01-01 cond-mat.soft
Phase behavior and far-from-equilibrium gelation of charged attractive colloids
在这个快速通信中，我们证明了增强吉布斯系综蒙特卡罗方法的适用性，用于确定模型胶体系统的相行为与短程耗尽吸引力和长程排斥。该技术允许定量确定这种系统中的相边界和基态。我们表明，凝胶化可能发生在这种类型的系统作为逮捕的微相分离的结果，即使当系统的平衡态的特点是由紧凑的微相结构。
2007-05-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
From Hindered to Promoted Settling in Dispersions of Attractive Colloids: Simulation, Modeling, and Application to Macromolecular Characterization
通过高分辨浸没边界模拟研究了具有短程吸引力的胶体颗粒的沉降。在适度的体积分数，我们表明，胶体间的吸引力导致集群，减少流体回流所施加的阻碍沉降。对于足够的吸引力强度，增加颗粒浓度使颗粒簇生长，这进一步增加了称为促进沉降的物理模式中的平均沉降速率。浸没边界模拟相比，最近的实验测量的沉降速率在纳米粒子分散体的颗粒被驱动聚集的短程耗尽吸引力。模拟能够定量再现实验结果。我们表明，一个简单的，经验模型的粘合剂硬球分散体的沉降速率可以从实验和计算数据的组合，以及有效的浓度和吸引力强度在一定的渐近极限的分析结果。这个模型自然地扩展了Richardson-Zaki形式主义，用于描述硬排斥球的受阻沉降。集体扩散系数的球形蛋白质的浓缩溶液中的实验测量被用来说明推理的粘性，球状大分子使用这个新的经验模型的有效相互作用参数。最后，讨论了模拟方法和经验模型在其他胶体体系中的应用。
2018-03-28 cond-mat.soft
Relaxation dynamics of functionalized colloids on attractive substrates
基于粒子的模拟进行研究后弛豫动力学功能化（补丁）胶体吸附在一个有吸引力的基板。动力学逮捕的结构，取决于吸附的颗粒的数量和颗粒-颗粒和颗粒-基材相互作用的强度被确定。径向分布函数的特征在于由一系列的峰，与依赖于吸附颗粒的数量的相对强度。第一层覆盖率是颗粒数量的非单调函数，在一层吸附颗粒周围具有最佳值。对这些结构的初始弛豫的特征在于快速（指数）和缓慢（幂律）的动态。的快速弛豫时间尺度是一个线性增加的函数的吸附粒子的数量在亚单层政权，但它饱和的一个以上的吸附层。慢动力学表现出两个特征指数，取决于表面覆盖。
2015-09-01 cond-mat.soft
Kinetically arrested clusters in active filament arrays
本文通过布朗动力学模拟与理论，研究一端固定活性弹性细丝阵列的自组装，发现其可形成规则间隔的动力学停滞团簇，并建立团簇数量与间距同活性、弹性和接枝密度的理论关系，为仿生自组装材料设计提供原则。
2024-12-29 cond-mat.soft physics.bio-ph
Structure and aggregation of colloids immersed in critical solvents
我们考虑一个球形胶体粒子的合奏沉浸在近临界溶剂，如二元液体混合物接近其临界分层点。溶剂的相应序参量的长程波动驱动了相关长度的发散。这些临界波动的胶体溶质颗粒的空间限制，作为空腔中的波动介质，限制和修改的波动谱的方式取决于它们的相对配置。这导致有效的，所谓的临界卡西米尔力（CCF）作用在限制表面上。利用现有的知识，我们研究的结构和稳定性，这样的胶体悬浮液，采用有效的，单组分胶体系统的方法。应用两两相加的CCF近似，我们计算了胶体的径向分布函数，这是实验上可访问的。我们分析了胶体聚集由于CCF，从而暗示了以前的实验研究仍在争论中
2012-01-27 cond-mat.soft
Modelling of strain fields in sheared colloidal glasses using Eshelby inclusions
当非晶态固体时，它们在小应变下显示弹性形变，然而，超过临界应变，它们屈服并开始塑性流动。这种可塑性的起源在于粒子的不可逆重排。这种重排已经被证明会产生一个长程四极应变场，类似于Eshebly的球形夹杂物。然而，它们在有限温度和有限剪切速率下的时空组织仍不清楚。在这里，我们研究了剪切胶体玻璃中的应变场。我们表明，在均匀流动的应变场可以模拟使用Eshelby夹杂物的分布。特别是，我们表明，剪切胶体玻璃中的空间应变相关性的非平凡衰减是在空间相关的位置形成的塑性重排之间的弹性相互作用的结果。
2019-09-18 cond-mat.soft
Interactions in Active Colloids
在过去的二十年里，合成胶体试剂的发展取得了显着的进展，这些试剂能够在无偏的环境中在微尺度上产生定向运动。这些自推进粒子通常因其自组织成动态非平衡结构的巨大潜力而受到称赞，例如生活集群，同步超级转子结构或自推进分子，其复杂性在生活世界之外很少发现。然而，许多这些结构的形成和动力学的确切机制仍然几乎不为人所知，这可能取决于我们对活性胶体如何相互作用的理解。特别是，除了显示出从被动胶体（范德华，静电等）中众所周知的相对短程的相互作用之外，活性胶体显示出新颖的流体动力学相互作用以及电泳和基质介导的“渗透”交叉相互作用，其取决于体系中胶体对其它胶体诱导的电泳场梯度的作用。本文讨论了这些相互作用的复杂性和有趣的性质，这些相互作用通常是长程的，非瞬时的，非成对的和非互惠的，这可能是未来非平衡胶体材料设计的关键成分。除了简要概述我们对这些相互作用的理解的最新进展之外，本文的主要目的是强调开放的关键问题和相应的开放挑战。
2021-10-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shape anisotropy enhances the elasticity of colloidal gels through mechanisms that act multiplicatively
胶体的物理凝胶化产生弹性结构，其通常用于稳定多个行业中的复杂流体。然而，控制这些材料的弹性模量水平的能力受到控制其形成的被捕集的旋节线分解机制的普遍性的限制。我们表明，操纵颗粒形状可以产生非常大的变化，凝胶弹性相对于这种普遍的行为，这些变化是由一组独立的机制，作用倍增。建模表明，这种有效的产生的弹性是形状各向异性的凝胶网络的分层分形微观结构，有吸引力的粒子间对电位的各向异性，和体积的分形簇的紧凑性的综合影响的结果。研究结果表明，如何以及为什么可以利用颗粒各向异性产生弹性在超低胶体体积分数在这一类重要的软物质。
2021-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Anisotropies in thermal Casimir interactions: ellipsoidal colloids trapped at a fluid interface
研究了两个椭球粒子在两相流体界面上的有效相互作用，这种有效相互作用是由界面的热涨落引起的。在该系统中，粒子对界面长程涨落的限制产生了涨落诱导力，它等价于Casimir型相互作用，在界面平面上是各向异性的。由于胶体相对于界面法线的位置和方向也可能波动，因此该系统是具有波动边界条件的卡西米尔效应的一个例子。在这里所采取的方法中，Casimir相互作用被重写为一个辅助电荷密度的波动多极矩之间的相互作用--这些波动耦合到接触线位置的多极矩的波动（由于胶体的可能的位置和取向波动）。我们得到明确的Casimir相互作用的行为在大距离任意椭球长宽比的表达式。如果胶体波动被抑制，在大距离的Casimir相互作用是各向同性的，有吸引力的和长范围的（双对数的距离）。然而，如果包括胶体波动，在大距离的卡西米尔相互作用的变化，在相反的距离幂律，并成为各向异性。如果只考虑胶体中心的垂直涨落，则主导幂为4，如果考虑取向涨落，则主导幂为8。
2009-04-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polymorph Selection in Charged Colloids in the Second Nucleation Step
研究揭示了带电胶体在第二成核阶段中，多形选择受高阶结构影响，通过分子动力学模拟发现前驱态的六方有序结构，并在不同相互作用范围内稳定多形的形成机制。
2026-01-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hunting Mermaids in Real Space: Known Knowns, Known Unknowns and Unknown Unknowns
我们回顾努力实现所谓的美人鱼（或短程吸引/长程排斥）在三维真实空间的相互作用。排斥和吸引力的贡献，这些相互作用在带电的胶体和胶体聚合物的混合物，可以准确地实现，通过比较粒子分辨的研究与胶体的计算机模拟。然而，当我们回顾这些相互作用相结合的工作时，尽管早期迹象表明行为与预测一致，但更仔细的分析表明，在用于粒子分辨研究的非水体系中，将吸引力和排斥力分量相加的想法导致了与实验的严重偏差。我们认为，起源在于这些系统中的弱离子解离低介电常数溶剂。最终，这甚至会导致非中心对称的相互作用，并使这些系统的复杂性达到新的水平。
2018-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Polyelectrolyte-colloid complexes: polarizability and effective interaction
本文从理论上研究了半柔性金属离子吸附在带相反电荷的球形胶体上形成的中性复合物的极化率和相互作用。在我们研究的体系中，链的弯曲能与库仑能相比很小，并且链总是吸附在胶体上。我们观察到，极化率是大的短链和小的电场，并显示出非单调的行为与链长在固定的电荷密度。当链长等于胶体周长的一半时，极化率有一个最大值。对于长链，我们恢复了经典的导电球的极化率。对于短链，复合物的永久偶极矩的存在导致它们之间的范德华型长程吸引。这种吸引力的相互作用对于长链消失（即，大于胶体尺寸），其中永久偶极矩可以忽略不计。对于短距离的复合物相互作用的深度短程吸引力，这是由于能量桥接短链和熵桥接长链。超过一个临界链长最终会导致一个纯粹的排斥。这表明，胶体悬浮液的稳定化通过吸附是强烈依赖于链的大小相对于胶体的大小：对于长链的悬浮液总是稳定的（只有颗粒之间的排斥力），而对于中等大小和短链有吸引力之间的配合物和盐析可以发生。
2002-08-06 cond-mat.soft
Hydrodynamics strongly affect the dynamics of colloidal gelation but not gel structure
具有强烈短程吸引力的胶体颗粒可以形成凝胶。我们模拟这个过程中没有和流体动力学相互作用（HI），使用格子玻尔兹曼方法来解释存在的热化溶剂。我们表明，HI加速和减慢凝胶化在低和高体积分数，分别。这两个制度之间的过渡是与存在的一个淬火后不久，系统的集群。然而，当我们比较凝胶在匹配的“结构年龄”，我们发现几乎没有区别的结构与HI。我们的结果解释了文献中长期存在的未解决的冲突。
2018-11-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Postponing the dynamical transition density using competing interactions
从理论、模拟和胶体实验可知，通过非常短程吸引相互作用的致密球体系统表现出动力学再入。因此，液态可以被流化到比纯粹排斥或长程吸引的相互作用更高的密度。最近的平均场，无限维计算预测，流体的动力学逮捕可以进一步延迟添加一个较长范围的排斥贡献的短程吸引力。我们通过在三维系统中进行广泛的数值模拟来研究这一建议。我们首先找到实现致密液体状态所需的短程吸引参数，然后探索可以增强效果的额外长程排斥的参数空间。在家庭的系统研究中，没有显着的（数值精度内）延迟的动态逮捕观察超出已经实现的短程吸引力。可能的解释进行了讨论。
2019-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Crystallization and arrest mechanisms of model colloids
我们进行了动态模拟的领域与短程吸引力的相互作用的相互作用强度和范围的许多值。快速晶化发生在该参数空间的局部区域，但在该区域内的结晶路径的性质是不均匀的。路径范围从一步，其中晶体直接从气体成核，到两步，其中大量的液体状簇形成，随后才变成结晶。由于气体或液体的缓慢成核，或由于强相互作用引起的动态停滞，结晶可能失败。被捕状态的特点是形成网络的面共享四面体，可以检测到的本地公共邻居分析。
2015-07-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Stability and interactions of nanocolloids at fluid interfaces: effects of capillary waves and line tensions
我们分析了一个简单的模型，其中包括表面和线张力，以及热平均界面波动（毛细波）内的流体界面处捕获的纳米粒子的有效潜力。对于一个单一的胶体，减少陡峭的势阱阻碍运动的界面平面相比，刚性界面模型进行观察，并指出在负的线张力的情况下的毛细波分区和的不稳定性。对于两个胶体，平均在毛细管波导致一个有效的Casimir型相互作用，这是长范围的，功率一样的反距离，但其功率敏感地依赖于可能的限制的胶体自由度。一个非零的线张力导致的变化的幅度，但不是在功能形式的有效潜在的渐近。
2008-07-11 cond-mat.soft
A parallel algorithm for implicit depletant simulations
我们提出了一个算法来模拟各向异性胶体之间的多体耗尽相互作用在一个隐式的方式，整合出的自由度的耗尽剂，我们把作为一个理想气体。由于耗尽剂颗粒在统计学上是独立的，并且耗尽相互作用是短程的，因此耗尽剂被随机平行插入到单个平移和/或旋转胶体周围的排除体积中。使用配置偏差方案来提高接受率。该方法的验证和基准测试的情况下，硬球，半球和圆盘的多核CPU和图形处理单元（GPU）。与expletants，我们报告新的集群阶段，半球首先组装成球体，然后形成有序的hcp/fcc晶格。该方法是显着快于任何方法，没有集群移动和明确的跟踪耗尽剂，为系统的胶体包装分数$ϕ_c<0.50$，并另外使模拟的流体-固体过渡。
2015-08-28 cond-mat.soft
Mode-Coupling Theory of Colloids with Short-range Attractions
在过冷液体模式耦合理论的框架下，我们研究了胶体体系在玻璃化转变过程中出现的新现象。当粒子间势包含吸引部分时，除了通常的排斥硬核外，还出现两条相交的液体-玻璃化转变线，其中一条延伸到低密度，而另一条在高密度时表现出重入行为。在玻璃态区域，两种不同类型的玻璃之间出现了一种新型的转变。复杂的现象可以用高阶玻璃化转变奇异性来描述。各种玻璃相的特征在于它们的粘弹性。由引力驱动的玻璃已经与颗粒凝胶相关联，另一种玻璃是众所周知的排斥性胶体玻璃。这些对应关系，与玻璃态行为的新预测相关联，意味着这种现象可能会在胶体系统中出现，例如，强烈的耗尽或其他短程吸引力。
2001-11-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Confirmation of Anomalous Dynamical Arrest in attractive colloids: a molecular dynamics study
先前的理论，以及早期的模拟和实验研究表明，具有短程吸引力的粒子表现出一系列新的动力学逮捕现象。这些包括非常明显的再入动力学逮捕曲线，在密度关联函数的对数奇异性，和存在的“吸引力”和“排斥”的玻璃。在这里，我们进行了广泛的分子动力学计算密集系统通过方势阱相互作用。这是具有所需性质的最简单的系统之一，可以被视为解释相图的典范，现在也是动力学逮捕。我们确认的理论预测重新入口，对数奇点，并给出了第一个直接的证据的共存，独立的理论，两个共存的玻璃。我们现在认为以前对这些现象的预言已经成立。
2002-06-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Bond formation and slow heterogeneous dynamics in adhesive spheres with long--ranged repulsion: Quantitative test of Mode Coupling Theory
一个胶体系统的球体相互作用的深和窄的吸引力的潜力和浅的长程障碍表现出一个prepeak的静态结构因子。该峰可以与系统中的簇和/或空隙的附加介观长度尺度相关。对该系统的模拟研究表明，在中等密度下，它在增加吸引力后玻璃化成凝胶状固体。在介观长度尺度对应于prepeak的动态表示在系统中的最慢的模式。使用模式耦合理论与所有输入直接从模拟，我们揭示了在40%的包装分数系统中的玻璃逮捕的机制。低Q峰和多分散性的影响被认为是详细的。我们证明了物理键的局部形成是其减慢导致逮捕的过程。它在很大程度上不受大规模异质性的影响，并为缓慢的集群模式设置时钟。从模式耦合理论的结果，没有可调参数同意半定量的局域密度放大器，但高估了介观结构（空隙）的寿命。
2007-05-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Aging in Dense Colloids as Diffusion in the Logarithm of Time
玻璃态系统的远离平衡态动力学具有重要的唯象特征。通常观察到从时间均匀的动力学状态到老化状态的过渡，在老化状态中，物理变化间歇地发生，并且平均而言，以降低的速率发生。有人建议，独立的时间变量的对数的全球变化可能会使老化动力学均匀：对于胶体，这需要扩散，但在对数时间尺度上。我们的新的实验胶体数据的分析证实，均方位移线性增长的时间在低密度，并显示，它在高密度的时间对数线性增长。相应地，最初紧密接触的粒子对以一种概率成对地存活下来，该概率在时间或其对数中呈指数衰减。位移的概率密度函数的形式表明，长程空间相关在稠密胶体中是非常长的寿命。一个现象学的随机模型，然后引入依赖于强相关的集群（“动态异质性”）的增长和崩溃，并再现了所观察到的胶体行为的全谱依赖于假设的形式，集群崩溃的概率在蒙特卡洛更新。在大团簇占主导地位的极限，崩溃率为~1/t，这意味着一个均匀的，对数泊松过程，定性再现了致密胶体的实验结果。最后，一个分析玩具模型进行了讨论，以阐明集群崩溃概率函数的可积性（或缺乏）的模拟结果的强烈依赖。
2011-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
