Mechanical equilibrium of aggregates of dielectric spheres
工业以及自然聚集的细颗粒被认为是与静电。然而，同性电荷相斥，因此不清楚类似处理的粒子如何聚集。为了解决这一明显的矛盾，我们分析了必要的条件举行聚集在一起的静电力。我们发现，由于电介质的极化，带相同符号电荷的粒子聚集在一起，我们评估聚集体尺寸的影响，我们简要总结了实际聚集的后果。
2018-12-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Porous crystals in charged sphere suspensions by aggregate-driven phase separation
本研究通过光学显微镜观察带电胶体悬浮液，发现聚集体驱动的相分离可形成多孔晶体，其稳定性与慢速生长的纯相晶体相当，为多孔材料制备提供新路径。
2023-06-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Computational assessment of an effective-sphere model for characterizing colloidal fractal aggregates with holographic microscopy
我们进行模拟，以评估最近的实验技术，使用在线全息显微镜和有效球模型来测量人口平均分形维数$D_f$的合奏胶体分形聚集体。在该技术中，基于均匀球体的Lorenz-Mie散射的模型被拟合到分形聚集体的群体的数字全息图，以确定聚集体的有效折射率$n_{eff}$和有效半径$a_{eff}$。基于Maxwell Garnett有效介质理论的$n_{eff}$和$a_{eff}$之间的比例关系然后确定$D_f$。在这里，我们使用一个多球叠加代码来计算精确的全息图所产生的可调分形维数$D_f$的聚集。我们发现，$n_{eff}$和$a_{eff}$变得不太敏感的聚集体取向作为$D_f$增加。我们还表明，麦克斯韦加内特标度关系正确地确定$D_f$在10.5\%，当多次散射是可以忽略的，人口平均的决定系数$\langle R^2\rangle_p > 0.6$，表明全息图是很好地描述了有效球模型。
2019-06-26 cond-mat.soft physics.optics
Threshold velocity for collisional growth of porous dust aggregates consisting of cohesive frictionless spheres
了解尘埃聚集体的碰撞结果以及对组成粒子的材料性质的依赖性对于理解行星形成具有重要意义。最近的数值模拟表明，颗粒间的切向摩擦起着至关重要的作用，在能量耗散在多孔尘埃聚集体之间的碰撞过程中，然而，尘埃聚集体的碰撞增长的摩擦的重要性仍然知之甚少。在这里，我们展示了颗粒间切向摩擦的尘埃聚集体的碰撞增长的影响。我们进行了数值模拟等质量的多孔尘埃聚集体之间的碰撞组成的粘性和无摩擦的球体。系统地改变了碰撞速度和碰撞角度，计算了碰撞生长效率随碰撞速度的变化。我们发现，碰撞增长的阈值速度降低时，尘埃聚集体的摩擦球相比，无摩擦的球体。我们的研究结果突出了切向相互作用对尘埃聚集体碰撞行为的重要性，并指出，阈值速度的预测方程应重建。
2023-02-01 astro-ph.EP astro-ph.GA cond-mat.soft
Structure of sticky-hard-spheres random-aggregates: the viewpoint of contact coordination and tetrahedra
我们研究了多个$10^4$随机聚集体的$10^6$单分散粘性硬球，由各种静态算法产生。它们的堆积分数从0.370到0.593不等。这些聚集体被证明是基于两种类型的无序结构：随机规则的多面体和随机聚集体，前者引起对分布函数上的$δ$峰。用两个参数研究了结构（Delaunay）四面体的畸变，这两个参数在总体趋势上既有相似之处，又有不同之处。聚集体的各向同性可用有序序参量来表征。然后通过区分球体的接触配位数（CCN）来研究整体结构。给定CCN值的球体周围的平均CCN分布显示出取决于填充分数和构建算法的趋势。平均CCN的径向依赖性原来是依赖于CCN的中心球，并显示类似的对分布函数的不连续性。此外，当CCN被用作赝化学参数时，还可以得到结构细节，如键角的角分布、部分对分布函数、Ashcroft-Langreth和Bhatia-Thornton部分结构因子等.这些允许区分聚集体具有相同的值的包装分数或平均四面体扭曲，甚至类似的全球对分布函数，表示关注的巨大兴趣接触配位数，以更精确地研究随机聚集体的结构。
2019-09-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Fluctuations and the Effective Moduli of an Isotropic, Random Aggregate of Identical, Frictionless Spheres
我们考虑一个相同的无摩擦弹性球，首先受到各向同性压缩，然后剪切随机聚集。我们假设平均应变提供了一个很好的描述如何建立在初始各向同性压缩应力。然而，当计算一对典型的接触粒子之间的位移增量时，由于剪切，我们采用力平衡的粒子对，假设平均应变提供了一个很好的近似与他们的邻居的相互作用。这些额外的自由度的位移中的一个典型的对松弛系统的结合，导致在总的有效模量的降低。普通和条件平均值的统计的简单模型的引入有助于模量的额外减少。所得的剪切模量值与数值模拟中测得的值吻合得更好。
2005-02-27 cond-mat.soft
Fluctuations, structure factor and polytetrahedra in random packings of sticky hard spheres
在填充分数区间$0.329 < γ< 0.586$内对有序随机球填充进行了数值研究。为此，设计了快速运行的几何算法，以构建约300个聚集体，每个聚集体包含$10^6$球，这允许仔细研究局部波动并提高聚集体的对分布$P(r)$和结构因子$S(Q)$的计算精度。在各种参数（Voronoi曲面细分、接触协调数分布等）中，通过直接评估局部球数密度的波动来定量评估波动，其似乎遵循幂律。Voronoi盒体积的半高宽在整个填充率范围内呈现出规律性的变化。狄拉克峰出现在对关联函数的聚集体的包装分数的减少，表明越来越大的多面体的增长，这体现在两种方式上的结构因子，在低和大$Q$值。这些低PF聚集体具有由嵌入更无序基质中的规则多面体制成的复合结构。顺便说一句，建筑四面体的不规则性指数似乎是一个更好的参数比包装分数来描述骨料结构的各种功能。
2014-09-08 cond-mat.soft
Multi-angle holographic characterization of individual fractal aggregates
全息颗粒表征使用全息显微镜数据的定量分析来精确和快速地测量单个胶体球在其原生介质中的直径和折射率。当这种技术应用于非均匀或非球面颗粒时，测量的直径和折射率代表包围每个颗粒的有效球体的特性。连续球分析已成功地应用于分形聚集体的人口，产生一个整体的人口作为一个整体的分形维数。在这里，我们证明了全息表征也可以测量一个单独的分形集群的分形维数，通过探测它的有效直径和折射率的变化，因为它经历旋转扩散。这一过程从多个角度探测团簇的结构，因此构成了一种断层扫描形式。在这里，我们证明和验证非球面粒子的全息图的有效球的解释，通过在一系列条件下生长的二氧化硅纳米粒子的聚集体的实验研究。
2022-09-22 cond-mat.soft physics.optics
Cohesion of Amorphous Silica Spheres: Toward a Better Understanding of the Coagulation Growth of Silicate Dust Aggregates
亚微米大小的硅酸盐颗粒之间的粘附力在硅酸盐尘埃团块、岩石星子和类地行星的形成中起着至关重要的作用。在基于接触力学的理论模型中，硅酸盐粉尘颗粒的表面能是决定其粘附力和滚动力的关键。在这里，我们重新审视的凝聚力的无定形二氧化硅球的表面能的亲水性无定形二氧化硅在各种情况下编译可用的数据。结果表明，亲水性无定形二氧化硅在真空中的表面能比先前假设的高10倍。因此，以前的理论模型低估了非晶二氧化硅球的粘附的临界速度，以及它们之间的滚动摩擦力。由于无定形二氧化硅球的表面能的最合理值，基于接触力学的理论模型与实验室实验相一致。因此，我们得出结论，半径为$0.1~μ$ m的硅酸盐颗粒可以通过凝聚在原行星盘中生长为星子。我们认为，在分子云的硅酸盐颗粒的凝聚生长是先进的有机地幔，而不是冰冷的地幔，或者，如果没有地幔，纳米尺寸的颗粒半径。
2016-03-11 astro-ph.EP cond-mat.soft
Dielectric function of aggregates of small metallic particles embedded in host insulating matrix
研究了绝缘基体中嵌入金属球形粒子的团簇的光学性质。本文提出了一种计算均匀介质中任意位置的球体集合的宏观介电响应的理论方法。在考虑粒子间偶极相互作用的同时，我们考虑了两种不同尺寸粒子的系统中有效介电常数虚部的频率依赖行为。
2000-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Influence of Shape on Heteroaggregation of Model Microplastics: A Simulation Study
本研究通过模拟不同形状微塑料与球形有机物的异质聚集，发现形状显著影响聚集结构，球体形成致密结构抗剪切性强，立方体形成分形结构易破裂。
2023-05-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Enhanced shear separation for chiral magnetic colloidal aggregates
我们研究了最简单的胶体螺旋桨的设计原理，这是一种由四个相同的球体组成的结构，可以将平移与旋转结合起来，产生受控的漂移运动。通过考虑超顺磁珠，我们表明，同时行动的磁场和剪切流导致迁移的集群在涡度方向。我们调查的迁移速度对集群的几何参数的依赖性，并发现显着的集群分离可以实现在典型的操作条件下的微流控装置。
2010-11-05 cond-mat.soft
Interparticle normal force in highly porous granular matter during compression
本研究通过数值模拟和理论推导发现，单分散球体高孔隙尘埃聚集体在压缩时，平均粒子间法向力与填充因子及平均配位数成反比，且该关系适用于任意结构的此类颗粒物质。
2024-01-26 astro-ph.EP cond-mat.soft physics.geo-ph
Aggregates in fluidized beds: the effect of bonding angles on fluidization
University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）
本研究通过三球体粘合实验，探究键合角对液体流化床流化行为的影响，发现90°角最大化流化，并提出基于键合角和流速的流型图以指导流化床设计与操作。
2025-10-20 cond-mat.soft
Continuous phase transition in polydisperse hard-sphere mixture
在先前的论文（J.Zhang {\it等人}，J. Chem. Phys.{\bf 110}，5318（1999）），我们介绍了能够调节其粒度分布的多分散硬球混合物的模型。在这里，我们给出了在前面的描述中出现的问题的解释，并提出了在这个系统中的相变的一致性理论，基于Percus-Yevick状态方程。相变是连续的，并且像玻色-爱因斯坦凝聚一样，由于微观相互作用而形成宏观聚集体。类似BMCSL的治疗导致相同的结论，预测稍微准确一些。
2001-03-29 cond-mat.soft
Heterogeneous structure of granular aggregates with capillary interactions
我们研究了粘性颗粒物质的空间结构，这些颗粒漂浮在空气-液体界面上，形成无序的紧密堆积，其间有孔隙。在锥形容器中缓慢降低界面以均匀压缩并研究系统作为面积分数$ϕ$的函数。我们发现，与Voronoi细胞相关的自由区分布显示出显着的指数尾，表明更大的异质性与随机分布相比，在低$ϕ$与交叉向$Γ$-分布作为$ϕ$增加。此外，我们发现显着的短程有序测量的径向相关函数和取向序参数，即使在低和中间$ϕ$，这是不存在的，当粒子只相互作用的空间。
2010-07-23 cond-mat.soft
Controlling the self-assembly of binary copolymer mixtures in solution through molecular architecture
我们提出了一个相结合的实验和理论研究的共聚物结构的作用，在自组装的二元PEO-PCL混合物在水-THF中，并表明，改变链的几何形状和组成的共聚物可以控制的自组装结构的形式，并导致新的聚集体的形成。首先，使用透射电子显微镜和浊度测量，我们研究了形成球体和形成薄片的PEO-PCL共聚物的混合物，并表明，在恒定的亲水性和疏水性组分的比例下增加薄片形成剂的分子量导致即使在低球体形成剂浓度下也形成高度弯曲的结构。这一结果是解释使用一个简单的参数的基础上的两个部分的二块体的有效体积，并再现在一个粗粒度的平均场模型：自洽场论（SCFT）。使用进一步的SCFT计算，我们研究了两个共聚物物种的分布在各个聚集体，并讨论这如何影响自组装结构。我们还研究了不同分子量的层状形成剂的二元混合物，并发现该系统形成囊泡的壁厚中间的两种共聚物单独形成的囊泡。这一结果也使用SCFT再现。最后，球体形成剂和具有大疏水嵌段的共聚物的混合物被示出形成一系列结构，包括新颖的细长囊泡。
2011-04-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ground state of weakly repulsive soft-core bosons on a sphere
我们研究了嵌入球面的可穿透玻色子系统。在粒子间弱相互作用的假设下，系统的基态近似为纯凝聚态。我们采用热力学参数的调查，在变分的单粒子状态，不同的有限大小的“相”之间的交叉跨越的参数空间的球半径和化学势。特别是，对于半径高达几个相互作用的范围内，我们研究的稳定性的流体相相对于一些晶体状的安排具有对称性的一个定期或半定期多面体。我们发现，虽然量子涨落使系统流体保持在低密度，但在压缩时，它最终会变得不均匀，即，粒子聚集成簇。随着半径的增加，高密度聚集体的性质发生变化，我们观察到不同簇相（“固体”）之间的一系列过渡，其基本原理是最大化簇的配位数，同时确保每个相邻对之间的适当距离。我们认为，至少在我们的平均场描述，每个集群阶段是超固体。
2019-06-21 cond-mat.quant-gas cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Bilayers in amphiphilic mixtures connected by threadlike micelles: a self-consistent field theory study
溶液中两亲物的二元混合物可以自组装成各种各样的结构，当两种物质单独形成不同曲率的聚集体时。这方面的一个具体例子是在脂质混合物的溶液中看到的，其中两种物质分别形成层状结构和球形胶束。在这里，由线状胶束连接的囊泡可以在形成球体的脂质的窄浓度范围内形成。我们提出了一个自洽的场论（SCFT）研究这些结构。首先，我们表明，除了球形形成脂质的解决方案的片层形成剂可以降低自由能的圆柱形，线状胶束，从而鼓励他们的形成。接下来，我们展示了组合物和曲率之间的耦合;具体来说，增加由线程连接的两个双层的系统中的成球剂的浓度导致两亲物转移到线程。我们进一步表明，这两个物种被隔离的结构内，与球体形成的浓度显着较高的线程。最后，添加大量的球形形成剂被发现使连接双层到圆柱形胶束的连接点不稳定，导致连接结构的破裂。分离的两亲物的程度和不稳定的交界处所需的球体形成剂的量被证明是敏感的球体形成两亲物的亲水性块的长度。
2011-01-07 cond-mat.soft
Multiscale Filler Structure in Simplified Industrial Nanocomposite Silica/SBR Systems Studied by SAXS and TEM
简化的二氧化硅（Zeosil 1165 MP）和SBR（140 k携带硅烷醇端基）纳米复合材料已经通过混合相对于工业应用减少数量的成分来配制。监测混合过程中样品的热机械历史并调节至相同的最终温度。通过透射电子显微镜（TEM）和甚小角X射线散射（SAXS）研究了大尺度上至微米的填料结构。提出了一个完整的定量模型，从初级二氧化硅纳米粒子（半径\approx 10 nm），纳米粒子的聚集体，微米级的分支与典型的横向尺寸为150 nm。TEM图片的图像分析产生纯聚合物的区域的分数，其在大规模填料网络的分支之间延伸。该网络与通过散射测量的平均维数为2.4的分形兼容。在较小的长度尺度上，在树枝内部，存在小的二氧化硅聚集体。它们的平均半径已从Kratky分析中推导出来，并且对于这里研究的所有二氧化硅级分（SiO_2_si = 8- 21%vol.），其范围在35和40 nm之间。我们的分析的一个中心部分是描述的interaggregate相互作用的模拟结构因子的多分散球体代表聚集体。假设聚集体尺寸的多分散性为30%，并且用硬核排斥势描述这些聚集体之间的相互作用。相同的尺寸分布用于评价多分散形状因子。与实验强度的比较导致平均聚集体密度的确定（假设分布中的所有聚集体都相同，取决于α_si在31%和38%之间），从而聚集数（ca. 45、有一个大的扩展）。由于聚集体密实度和纯聚合物区的影响，树枝中聚集…
2012-12-20 cond-mat.soft
Simple and complex micelles in amphiphilic mixtures: a coarse-grained mean-field study
溶液中两亲物的二元混合物可以自组装成各种各样的结构，当两种物质单独形成不同曲率的聚集体时。在本文中，我们专注于小，球对称聚集体在溶液中的球形形成的两亲物与少量的片状形成的两亲物混合。使用粗粒度的平均场模型（自洽场论，或SCFT），我们扫描这个系统的参数空间，并发现一系列的形态作为相互作用强度，建筑和混合比的两亲物是不同的。当这两个物种是非常相似的架构，或当只有少量的层状形成添加时，我们发现简单的球形胶束的核心形成的两个两亲物的疏水块的混合物。对于更强烈的不匹配的两亲物和更高的片层形成剂浓度，我们反而发现小泡和更复杂的胶束。在后一种结构中，形成薄片的物质被形成球体的物质包裹。对于某些相互作用强度和层状形成器架构，包封的层状形成共聚物的量可能很大，并且考虑了这对于疏水化学品的溶解的影响。上述结构的形成背后的机制进行了讨论，特别强调的两亲物的排序，根据他们的首选曲率。
2011-06-27 cond-mat.soft
Scalable Size- and Shape-Selective Purification of Colloidal Building Blocks via Excluded Volume Interactions
University of Fribourg（弗里堡大学）；New York University（纽约大学）
本研究利用排除体积相互作用，开发了一种可规模化的尺寸与形状选择性纯化方法，可一步纯化尺寸比低至1.6的二元混合物组分，还能15倍富集四聚体胶体团簇，为分级组装提供了实用途径。
2026-08-24 cond-mat.soft
Assembly of open clusters of colloidal dumbbells via droplet evaporation
本文采用动力学蒙特卡罗模拟研究了非对称哑铃状胶体和乳状液滴的混合物的行为。液滴的蒸发以及液滴与胶体之间的吸引力和胶体与胶体之间的相互作用之间的竞争导致形成由具有封闭和开放结构的胶体聚集体组成的簇。我们发现，稳定的包装，因此复杂的胶体结构，可以通过改变胶体球的相对大小和/或它们与液滴的界面张力。
2016-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Structure and dynamics of hydrodynamically interacting finite-size Brownian particles in a spherical cavity: spheres and cylinders
从生物学到工程学，任意形状颗粒的受限悬浮液的结构和动力学在多个学科中都是令人感兴趣的。理论研究往往受到长距离颗粒-颗粒和颗粒-壁面力的复杂性的限制，包括多体波动流体动力学相互作用。在这里，我们报告的球形和圆柱形粒子的扩散局限在一个球形空腔的计算研究。我们依靠一个浸没边界一般几何埃瓦尔德一样的方法来捕获润滑和远程流体动力学，并包括适当的非滑动条件的限制壁。切比雪夫多项式近似用于满足布朗悬浮液的波动耗散定理。我们探讨如何润滑，长程流体动力学，颗粒体积分数和形状影响的平衡结构和颗粒的扩散。发现一旦颗粒体积分数大于$10\%$，颗粒开始形成层状聚集体，这极大地影响颗粒动力学。流体动力学相互作用强烈影响颗粒扩散诱导空间依赖的短时间扩散系数，更强的壁效应的颗粒扩散向墙壁，和一个子扩散制度-拥挤造成的-在长时间的颗粒流动性。在这里考虑的圆柱形颗粒的不对称性的水平是足够的诱导的层状结构中的取向顺序，降低扩散速率，并促进过渡到拥挤的流动性制度在低颗粒浓度。我们的研究结果提供了基本的见解细胞内的球状和纤维状蛋白的扩散和分布。
2020-02-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Exotic fluids and crystals of soft polymeric colloids
我们讨论了最近的发展，并提出了新的发现，在软聚合物大分子聚集体的胶体描述。对于各种大分子结构，例如线性链、星型聚合物、树枝状聚合物和聚电解质星型，适当选择的坐标之间的有效相互作用显示为超软，即，它们要么保持有限，要么在零分离处非常缓慢地发散。因此，流体相具有不寻常的特性，包括异常的对相关性和平均场的热力学行为。固相可以表现出奇异的、强各向异性的以及开放的晶体结构。例如，金刚石和A15相显示出在足够高的浓度下是稳定的。可重入熔化和聚集转变是由这样的系统显示的附加特征，导致具有非常丰富的拓扑结构的相图。我们强调，许多这些影响是从根本上不同于通常的原型硬球范例。相反，我们建议，这些流体属于类的平均场流体。
2002-05-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-organised structures in mixed active-passive suspensions due to hydrodynamic interactions
Capital Fund Management S.A.（资本基金管理公司）；Institut Pasteur, Université Paris Cité, CNRS UMR3738（巴斯德研究所，巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心）；Laboratoire de Physique de l’École normale supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎西岱大学）；Department of Biomedical Engineering, Tohoku University（东北大学生物医学工程系）
研究揭示了在混合悬浮液中，主动和被动粒子的流体动力学相互作用如何影响自组织结构的形成，发现被动粒子的存在会破坏定向有序，且在特定条件下可引发纤维状相分离和层状相分离。
2026-03-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Morphology of clusters of attractive dry and wet self-propelled spherical particle suspensions
为了评估流体动力学在主动吸引球组装中的作用，我们模拟了半稀悬浮液的吸引力自推进球形颗粒在准二维几何形状比较的情况下，没有流体动力学的相互作用。首先，独立于流体动力学的存在，我们观察到，根据吸引力和推进力之间的比例，粒子要么变粗，要么聚集形成有限大小的集群。专注于集群制度，我们表征两种不同的集群参数，即它们的形态和取向顺序，并比较的情况下，当活性粒子的行为无论是作为推动者或拉动者（总是在政权的粒子间的吸引力与自推进竞争）。研究集群阶段的蠕动相对于那些获得的主动布朗磁盘（表示为ABP），我们已经表明，流体动力学单独可以维持一个集群阶段的主动游泳者（拉），而ABP形成集群阶段由于吸引力和自推进之间的竞争。簇相的蠕动和ABP的结构特性是相似的，虽然蠕动显示出对主动应力的敏感性。在团簇大小分布、团簇大小的回转半径结构和团簇极性程度方面，主动布朗盘类似于弱推-蠕动悬浮体。
2016-12-14 cond-mat.soft
