Harmonic lattice behavior of two-dimensional colloidal crystals
使用位置数据从视频显微镜和应用均分定理谐波哈密顿，我们确定的波矢量依赖正常模式弹性常数的二维胶体模型晶体和比较测量的能带结构的预测的谐波晶格理论。我们发现很好的协议的横向和纵向模式。对于$q\to 0$，测量的弹性常数与晶体的弹性模量一致。
2004-02-17 cond-mat.soft
Measurement of correlations between low-frequency vibrational modes and particle rearrangements in quasi-two-dimensional colloidal glasses
我们研究了由热敏微凝胶颗粒组成的二维胶体玻璃中低频振动模式和重排之间的相关性，这些微凝胶颗粒容易允许样品填充分数的变化。在每个堆积分数处，测量颗粒位移协方差矩阵并用于提取“阴影”胶体玻璃的振动光谱（即，具有与样品胶体相同的几何形状和相互作用但没有阻尼的颗粒网络）。重排是由连续的，小的减少填充分数。实验结果表明，胶体玻璃中的低频准局域声子模，对系统重排呈现低能量势垒的模式在空间上与该热系统中的重排相关。
2011-09-20 cond-mat.soft
Partial Clustering in Binary Two-Dimensional Colloidal Suspensions
本文从理论、计算机模拟和实验三个方面研究了二维水-气界面上强相互作用的超顺磁性胶体颗粒二元混合物。该混合物表现出平衡的部分聚类：在未聚集的大颗粒的基质的空隙中，小颗粒形成具有海绵状拓扑结构的子簇，该拓扑结构伴随着在小-小结构因子中的特征小波矢量峰。这种部分聚类是强耦合负非加性混合物的普遍现象。
2006-04-13 cond-mat.soft
Colloidal phoresis in two-dimensional odd fluids
Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Wenzhou University（温州大学）
研究揭示在奇流体中，胶体粒子可沿或逆热力学梯度迁移，实现垂直于梯度的奇电渗现象，通过mesoscale模拟验证了奇扩散电渗和奇热电渗的物理机制。
2026-09-01 cond-mat.soft
A theory for the compression of two dimensional strongly aggregated colloidal networks
悬浮颗粒物质在外力如压力或重力作用下的固结受到广泛关注。在这项工作中，我们推导出一个本构关系来描述的{ \it二维}强聚集胶体系统的变形，将颗粒间的胶体力和接触动力学。该理论解释了在变形过程中以滚动/滑动的形式发生的塑性事件以及弹性形变。该理论预测的屈服应力是一个函数的面积分数的胶体填料，配位数，颗粒间的潜力，摩擦系数和正常和切向刚度系数。预测的屈服应力与面积分数线性比例低面积分数，并发散在随机紧密堆积。增加法向刚度系数或摩擦系数会增加屈服应力。对于大于屈服应力的应力，弹性变形和塑性形变都对总应力有贡献。
2014-02-25 cond-mat.soft
Two-dimensional colloidal mixtures in magnetic and gravitational fields
这篇简短的评论关注的是暴露在各种外场中的二维胶体混合物。通过垂直于该平面的磁场，在顺磁性颗粒中诱导偶极矩，这引起排斥相互作用，导致组成不对称图中的复杂晶体合金。在磁场中的淬火诱导复杂的晶体成核情形。如果暴露在一个引力场，这些混合物表现出巴西坚果效应，并显示出边界分层，这是解释在一个耗尽泡图片。后者持续时间依赖性的重力（“胶体震动”）。最后，我们总结了第二物种被冻结在一个无序的矩阵，这为结晶组分提供了障碍时的结晶效果。
2013-10-30 cond-mat.soft
Glass transitions in two-dimensional suspensions of colloidal ellipsoids
我们观察到两个步骤的玻璃化转变的胶体椭球单层的视频显微镜。在转动自由度的玻璃化转变是在一个较低的密度比在平移自由度。在这两个过渡之间，椭球形成了一个取向玻璃。接近各自的玻璃化转变，在过冷液体中的旋转和平移的最快移动的颗粒协同移动，并形成具有幂律尺寸分布的集群。随着玻璃化转变的临近，平均团簇尺寸呈幂律发散。平移和旋转最快移动椭球的集群主要形成在伪磁畴内，和域边界周围，分别。
2011-05-29 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
Phonon Dispersion and Elastic Moduli of Two-Dimensional Disordered Colloidal Packings of Soft Particles with Frictional Interactions
采用粒子跟踪和位移协方差矩阵技术研究了由温度敏感的微凝胶粒子组成的二维胶体玻璃的声子色散关系，微凝胶粒子的尺寸允许粒子堆积分数的\textit{in situ}变化。散装，$B$，和剪切，$G$，模量的胶体玻璃提取的分散关系作为一个功能的包装分数，和变化的比率$G/B$与包装分数的定量预测摩擦软颗粒堵塞包装。此外，$G$和$B$分别同意摩擦颗粒的数值预测。这一显著的一致性水平使我们能够从单个弹性常数中提取颗粒间相互作用的能量尺度，并推导出颗粒间摩擦系数的近似估计。
2013-10-25 cond-mat.soft
Crystal nuclei and structural correlations in two-dimensional colloidal mixtures: experiment versus simulation
我们研究二元混合物的超顺磁性胶体粒子局限于一个二维的水-空气界面的真实空间实验和Monte-Carlo计算机模拟在高耦合强度。在模拟中，相互作用被建模为成对偶极-偶极排斥。当磁偶极矩的比值固定时，由外部磁场和相对成分控制的相互作用强度是变化的。模拟和实验之间的良好协议被发现的部分对分布函数，包括在高耦合的相邻壳层的精细结构。此外，在熔体中的本地晶核确定的键取向序参量和他们的贡献对结构进行了讨论。
2009-05-12 cond-mat.soft
Holographic Measurements of Anisotropic Three-Dimensional Diffusion of Colloidal Clusters
我们测量所有非零元素的三维（3D）扩散张量D的胶体球集群的精度为1%或更好的使用数字全息显微镜。我们研究二聚体和三角三聚体的领域，其中没有分析计算的扩散张量存在。我们观察到各向异性的旋转和平移扩散所产生的集群的不对称性。在三粒子三角形集群的情况下，我们也检测到一个小的，但统计上显着的差异，在旋转扩散的两个面内轴。我们将这种差异归因于由于少量的颗粒多分散性而导致的三重旋转对称性的弱破缺。我们的实验测量结果与数值计算吻合良好，并显示了如何在与胶体自组装相关的条件下测量扩散常数，其中理论甚至数值预测都很困难。
2013-08-12 cond-mat.soft
The configurational space of colloidal patchy polymers with heterogeneous sequences
在这项工作中，我们表征的配置空间的一个短链的胶体粒子的功能范围内的定向和异质各向同性的相互作用。形成链的单个颗粒是用斑块装饰的胶体，斑块充当它们之间的相互作用位点。我们表明，使用计算机模拟，它是可能的采样的相对概率发生的结构与序列的空间中的所有可能实现的链。这里提出的结果代表了第一次尝试映射的空间可能的配置，一个链的胶体颗粒可能采用。这样一个空间的知识是至关重要的胶体链作为可设计的自组装系统的模型的可能应用。
2012-06-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Triplet correlations in two-dimensional colloidal model liquids
经典流体中的三体分布函数已经在理论上研究了很多次，但从未直接测量过。我们提出了实验三点关联函数，计算从粒子配置通过视频显微镜测量在两种类型的准二维胶体模型流体：带电胶体粒子的系统和系统的顺磁性胶体。在第一个系统中，粒子通过汤川势相互作用，在第二个系统中，通过势$Γ/r^{3}$相互作用。我们发现这两个系统非常相似的结果：在增加粒子之间的耦合，观察到一个晶体状的地方秩序由于三重态的相关性逐渐形成，即使系统仍然是深内的流体相。这主要是填充效应，这从具有完全不同的对相互作用势的两个系统的结果之间的密切相似性中可以看出。
2003-07-23 cond-mat.soft
Laser induced reentrant freezing in two-dimensional attractive colloidal systems
利用蒙特卡罗模拟研究了外加一维周期势对具有短程吸引相互作用的二维胶体粒子系统的冻结/融化行为的影响。在这样的系统中，当外部势的周期性与吸引势的最小值出现时的长度尺度不匹配时，就会产生诱导。为了研究这种抑制的影响，我们考虑两种不同的模型的系统。我们对这两种模型的模拟表明，当周期势的强度变化时，会出现重入冻结现象。我们的模拟还表明，不同的异国情调的阶段，可以形成时，周期性的潜力的强度是高的，这取决于长度尺度的吸引力对潜在的最小值发生。
2005-09-11 cond-mat.soft
Point Defect Dynamics in Two-Dimensional Colloidal Crystals
本文研究了二维胶体晶体中点缺陷、空位和杂质的拓扑构型和动力学。我们的布朗动力学模拟表明，空位缺陷的扩散机制发生在两个阶段。缺陷可以沿着晶格方向滑动，并且它可以在激发的拓扑转变配置期间旋转，以在下一个滑动周期中呈现不同的方向。空位缺陷的结果与最近的实验结果符合得很好。对于间隙点缺陷，这是没有在实验中研究，我们发现几个相同的运动模式，在空位缺陷的情况下，随着两个额外的扩散途径。由于间隙缺陷的扩散的更二维的性质，间隙缺陷比空位缺陷更易移动。
2006-12-16 cond-mat.soft
Phonons in two-dimensional soft colloidal crystals
用视频显微镜和协方差矩阵分析法测量了由温敏微凝胶颗粒组成的原始和多晶单层胶体晶体的振动模式。在低频率下，两种晶体类型中都观察到二维谐波晶体的德拜关系;在较高频率下，声子态密度中的范霍夫奇异性的证据被实验噪声和测量统计数据显着模糊。这些误差的影响进行了分析，使用数值模拟。我们介绍的方法来纠正这些限制，它可以适用于无序系统以及结晶的，我们表明，应用程序的误差校正程序的实验数据导致更明显的范霍夫奇异的原始晶体。最后，准本地化的低频率模式在多晶二维胶体晶体被确定和证明与结构缺陷，如位错，这表明准本地化的低频率声子模式可用于识别易受重排的晶体以及非晶态固体的局部区域。
2013-09-11 cond-mat.soft
Self-propelling colloidal finite state machines
赋予材料物理智能是机器人系统进步的关键。尽管宏观器件越来越成功，但将这些概念转移到微观尺度存在几个挑战，这些挑战与缺乏合适的制造和设计技术以及将材料的性质与自主单元的功能联系起来的内部响应方案有关。在这里，我们实现了自推进的胶体簇，其表现为简单的有限状态机，即系统构建为具有有限数量的内部状态，通过可逆转换连接并与不同的功能相关联。我们通过毛细管组装将硬聚苯乙烯胶体与两种不同类型的热响应微凝胶相结合来生产这些单元。由空间均匀的AC电场驱动的团簇通过由光控制的可逆温度诱导转变来调整其形状和介电性质，从而调整其推进力。两种微凝胶的不同转变温度使三种不同的动力学状态对应于三个照明强度水平。微凝胶的顺序重构根据通过在组装期间定制簇的几何形状而限定的路径影响活性轨迹的速度和形状。这些简单的系统的演示表明了一个令人兴奋的路线，以建立更复杂的单位，更广泛的重新配置方案和多个响应，实现自治系统的物理智能在胶体规模。
2022-08-05 cond-mat.soft
Renormalized charge in a two-dimensional model of colloidal suspension from hypernetted chain approach
通过求解超网链近似和Ornstein-Zernike方程，确定了一个简单的二维胶体悬浮模型的重整化电荷。在无限稀释极限下，相关函数的渐近行为被用来定义系统组分之间的有效相互作用，并将这些有效相互作用与Poisson-Boltzmann理论中的有效相互作用进行了比较。结果表明，与平均场论相反，重整化电荷并不饱和，而是呈现一个极大值，然后随着裸电荷的增加而单调衰减。结果还表明，在靠近大离子表面的反离子层之外，离子云并不是像双态模型所认为的那样可以用线性化理论处理的扩散层，而是一种更复杂的结构，它是由微离子之间的相关性决定的.
2007-02-02 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
Point defects in two-dimensional colloidal crystals: simulation vs. elasticity theory
本文用数值计算和解析计算的方法研究了二维胶体晶体中空位和杂质的结构。特别是，我们比较了一个简单的缺陷模型的连续弹性理论的预测数值得到的缺陷的位移场。在这种比较中，在粒子和连续介质计算中采用相应的边界条件是至关重要的。在这里，我们制定的连续性问题的方式，使其类似于静电问题的发现潜在的点电荷在周期性的边界条件。然后，可以使用埃瓦尔德求和技术进行连续计算。对于晶体，由弹性理论预测的位移场在大距离处是准确的，但在缺陷附近出现大偏差，距离高达10个晶格间距。对于空位，弹性理论的预测得到的简单模型不再现的数值结果，即使远离缺陷。
2008-06-22 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
Bulk dynamics of Brownian hard disks: Dynamical density functional theory versus experiments on two-dimensional colloidal hard spheres
利用动力学密度泛函理论（DDFT），从理论上研究了硬盘的布朗自扩散和结构弛豫，并与准二维胶体硬球的实验结果进行了比较.为此，我们计算的自我和不同的van Hove关联函数，最近提出的DDFT三维系统的方法扩展到二维。我们发现，van Hove函数的自身部分和不同部分的理论结果与实验在相对较高的流体填充分数（约0.60）下具有非常好的定量一致性。然而，在更高的密度下，实验和理论方法之间的偏差变得清晰可见。在实验中，当填充分数增加时，短时间的自扩散行为强烈地受到流体动力学效应的影响，并导致各自的均方位移显著降低。与此相反，并根据以前的模拟研究，本DDFT忽略流体动力学效应，显示没有依赖于颗粒密度为这个量。
2018-02-26 cond-mat.soft
Three-dimensional ultrasonic colloidal crystals
胶体组装是制备功能材料的一种有效方法。在这篇文章中，我们描述了声辐射力如何引导胶体颗粒组装成结构，作为新型声学元器件中的微观元件或作为声子晶体。使用一个简单的三维正交系统，我们表明，具有正交对称性的胶体结构的多样性，可以组装兆赫兹频率（MHz）的驻波压力波。这些结构允许快速调整声学特性，并为动态超材料应用提供了新的平台。
2015-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Colloidal crystal growth at externally imposed nucleation clusters
我们研究的条件下，以及如何施加的固定的胶体颗粒在规定的位置集群触发晶体成核从亚稳胶体流体。采用动态密度泛函理论的冻结和布朗动力学方法模拟了具有偶极相互作用的二维胶体体系。外部施加的成核簇涉及菱形晶格上的胶体颗粒或沿着由间隙隔开的两个线性阵列。晶体生长发生在成核簇的峰首先松弛到稳定块状晶体的切口之后。
2008-02-15 cond-mat.soft
Reconfigurable interactions and three-dimensional patterning of colloidal particles and defects in lamellar soft media
胶体系统具有重要的应用，从光子晶体的制造到原子晶体和玻璃中通常遇到的现象的直接探测。新的应用-如纳米天线，等离子体传感器和纳米电路-提出了一个挑战，实现稀疏的胶体组装与可调粒子间的分离，可以随意控制。我们展示了可重构的多尺度相互作用和组装介导的缺陷在胆甾相液晶，探测通过激光操纵和三维成像的胶体。我们发现，胶体吸引通过距离无关的弹性相互作用时，钉到两端的cross-oily条纹，线缺陷，其中一个或多个层被中断。然而，位错和油性条纹也可以被光学操纵以诱导扭结，允许人们将它们锁定到所需的配置中，这些配置通过用于颗粒连接缺陷的结构转变的弹性能量势垒来稳定。由于这些缺陷的弹性能量景观的影响下，亚片层大小的胶体自组装成模仿的位错和油条纹的核心结构。这些缺陷嵌入胶体之间的相互作用可以通过光学引入位错扭结从吸引到排斥。缺陷-颗粒相互作用的可重构性质允许通过操纵胶体来图案化缺陷，并且进而通过这些缺陷来图案化颗粒，从而在从缺陷核心的尺寸到样品尺寸的范围内的尺度上实现期望的胶体配置。这种缺陷胶体雕刻可以扩展到其他层状介质，提供了介观复合材料的光学引导自组装与预先设计的属性的手段。
2016-12-28 cond-mat.soft
Self-assembly of three-dimensional open structures using patchy colloidal particles
开放结构可以显示出许多不寻常的性质，包括负泊松比，负热膨胀和全息弹性，并在工程中有许多有趣的应用。然而，在胶体尺度上自组装开放结构是一个巨大的挑战，其中短程相互作用和低配位数可能使它们机械不稳定。在本文中，我们讨论了使用三块Janus粒子的开放结构的自组装，它有两个大的吸引补丁，可以形成多个键，由一个带与纯硬球排斥分开。这样的表面图案化导致开放结构，其通过取向熵（有序无序效应）稳定，并且通过振动熵选择而不是紧密堆积的结构。对于不同的补丁大小的颗粒可以形成四面体或八面体结构的图案，然后组成开放的晶格，包括烧绿石，六方四叠和钙钛矿晶格。使用分析理论，我们研究这些可能的开放和紧密堆积结构的三块Janus粒子的相图和表征这些结构的机械性能。我们的理论导致合理的设计粒子的三维胶体结构的自组装是可能的，使用目前的实验技术。
2014-03-04 cond-mat.soft
Frustration and Melting of Colloidal Molecular Crystals
利用数值模拟，我们表明，各种新的胶体晶体状态和多步熔化现象发生在正方形和三角形的二维周期性衬底。在半整数填充时，可以实现不同类型的阻挫效应。一个两步熔融过渡可以发生，其中个别胶体分子最初旋转，破坏整体的取向顺序，其次是发病的井间胶体跳跃，在最近的实验，在良好的协议。
2002-10-14 cond-mat.soft
Forming Three-Dimensional Colloidal Structures Using Holographic Optical Tweezers
描述了一种利用全息光阱从胶体颗粒形成永久三维结构的方法。全息光镊（HOT）用于在流动池内选择性地定位电荷稳定的胶体颗粒。一旦颗粒处于所需位置，就将电解质溶液泵入电池中，这减小了德拜长度并诱导由范德华吸引力引起的聚集。该技术允许在基底上和远离基底形成三维结构，所述三维结构可以在没有临界点干燥的帮助下从溶液中除去。这种技术便宜、快速且通用，因为它依赖于作用于几乎所有胶体悬浮液的力。
2005-08-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Optical trapping of colloids at a liquid-liquid interface
我们证明了实现（横向）光学有界的胶体结构上的液-液界面的乳液液滴。我们使用DNA系链将颗粒移植到液滴表面，有效地将它们限制在准2D平面上，即使在常见的单光束配置中光学捕获时，对横向运动的约束也最小。我们表明，相对弱相互作用，如耗尽可以测量在光学结合的晶体通过视频显微镜成像和分析。这说明了我们的系统作为模板的可能使用，以研究液-液界面上的光控准二维胶体组装。
2017-03-23 cond-mat.soft
Dynamic heterogeneities and non-Gaussian behavior in two-dimensional randomly confined colloidal fluids
超顺磁性胶体颗粒的二元混合物被限制在玻璃板之间，使得大颗粒变得固定，并为仍然移动的小颗粒提供二维无序基质，其形成流体。通过改变流体和基质面积分数，并通过外部磁场调节超顺磁性颗粒之间的相互作用，探索了状态图的不同区域。移动粒子在小的基质面积分数下表现出离域动力学，在高的基质面积分数下表现出局域运动，并且局域化转变被软相互作用圆化[T. O. E. Skinner等人，Phys.Rev.Lett. { \bf 111}，128301（2013）]。扩展以前的工作，我们发现的动力学示踪剂是强烈的异质性，并表明，分子动力学模拟的理想气体局限在一个固定的矩阵表现出类似的行为。模拟显示了这些软相互作用如何使动力学比无序洛伦兹气体更不均匀，并导致强烈的非高斯波动。
2016-08-17 cond-mat.soft
Colloidal interactions in two dimensional nematics
本文研究了二维圆盘中两圆盘间的相互作用：（i）用张量序参量方法分析孤立圆盘周围的相互作用，（ii）用有限元方法计算自适应网格以最小化相应的Landau-de Gennes自由能.对于强垂面锚定，每个磁盘产生一对缺陷与负责的2D四极相互作用的磁盘之间的大距离的拓扑电荷的一半。在短距离下，缺陷的位置可能会改变，导致意想不到的复杂相互作用，四极排斥相互作用变得有吸引力。这种短程引力在各个方向上仍然是各向异性的。随着圆盘之间的距离减小，它们相对于远场双折射指向矢的优选相对取向从倾斜变为垂直。
2002-09-30 cond-mat.soft
Direction-dependent Dynamics of Colloidal Particle Pairs and the Stokes-Einstein Relation in Quasi-Two-Dimensional Fluids
流体动力学相互作用对于不同的流体，特别是那些具有低的胶体金数的流体，例如微生物和颗粒负载的悬浮液，以及在膜中扩散的蛋白质是重要的。不幸的是，虽然远场（渐近）流体动力学相互作用在二维和三维中得到了充分的理解，但近场相互作用却没有，因此我们对稠密流体悬浮液中的运动仍然缺乏了解。在这方面的贡献，我们实验探索准二维胶体流体中的近场粒子之间的流体动力学相关性。令人惊讶的是，所测得的位移和弛豫的粒子对的身体框架表现出方向依赖的动态，可以定量地连接到所测得的近场流体动力学相互作用。这些发现，反过来，提出了一个机制，如何以及何时流体力学可以导致无处不在的斯托克斯-爱因斯坦关系（SER）的崩溃。我们观察到这种故障，有趣的是，我们表明，方向相关的故障的SER改善沿方向的流体动力学相关性最小。总的来说，这项工作揭示了近场流体力学在二维流体传输和动态重组方面的重要影响。
2023-02-09 cond-mat.soft
Statistical analysis of phase formation in 2D colloidal systems
胶体系统提供了独特的机会，相的形成和结构的研究，因为他们的特征长度尺度是接近可见光。作为一个模型系统的胶体磁性和非磁性颗粒分散在铁磁流体（FF）矩阵的二维组装的透射光学显微镜研究。我们提出了一种方法来统计评估图像与成千上万的粒子和地图相位提取局部变量。不同的晶格结构和远程连接的分支链，观察时，调整有效的磁相互作用和不同的粒子比例。
2017-03-24 cond-mat.soft
Short-time dynamics of monomers and dimers in quasi-two-dimensional colloidal mixtures
我们报告的胶体混合物的单体和二聚体高度限制在两个玻璃板之间的短时动力学。在低浓度下，胶体运动的实验测量值与低雷诺数下的纳维-斯托克斯方程的解吻合得很好，该方程考虑了由于壁颗粒流体动力学力而导致的每个颗粒上的拖曳力的增加。我们发现，短时间内的扩散系数的单体和二聚体的质心的比率保持独立的总包装分数和二聚体的摩尔分数浓度附近的结晶转变。对于二聚体的短时扩散系数的平行分量和垂直分量之间的比率，观察到相同的物理情形。这种动力学行为通过分子动力学计算机模拟得到证实，该计算机模拟明确包括由溶剂诱导的颗粒-颗粒流体动力学力。因此，我们的研究结果指出，粒子-粒子的流体动力学相互作用对扩散系数的影响是相同的，因此，在两个物种的因子。
2015-12-22 cond-mat.soft
Self-assembly of colloidal particles in deformation landscapes of electrically driven layer undulations in cholesteric liquid crystals
本文研究了在垂直于液晶层的电场作用下，胆甾相液晶中胶体颗粒与起伏形变形貌之间的弹性相互作用。波动不稳定性的发生受到胶体夹杂物的存在的影响，反过来，层的波动介导颗粒位置的空间图案。我们发现，周围的胶体颗粒表面的弯曲的dielectric层提示的局部成核的起伏晶格在电场低于已知的液晶没有夹杂物的明确的阈值，并且所得到的晶格的发病局部影响，在尺寸和取向上，由使用激光镊子定义的胶体的初始安排。球形颗粒往往在空间上定位在强烈的扭曲的区域中的纳米层，而胶体纳米线表现出额外的偏好沿各种矢量的起伏晶格的多稳态对齐偏移。超顺磁性胶体颗粒的磁旋转与局部扭曲的螺旋轴和起伏的螺旋层以允许这些颗粒的受控三维平移的方式耦合。这些相互作用模式提供了深入的物理液晶结构胶体弹性相互作用，以及指向引导自组装的可重构胶体复合材料在衍射光学和光子学的潜在应用的方式。
2016-12-02 cond-mat.soft
Nonequilibrium phase transitions of sheared colloidal microphases: Results from dynamical density functional theory
利用经典的密度泛函理论及其动力学推广，我们考虑了具有球对称竞争相互作用的胶体流体，这类流体具有丰富的体相行为.这包括复杂的三维周期性有序的簇相，如层状、二维六角填充圆柱体、螺旋状结构或球形胶束。虽然体相行为已被广泛研究，在早期的工作中，在本文中，我们专注于这种结构之间的平面排斥壁剪切流。对于足够高的剪切速率，我们观察到，微相分离可以成为完全抑制。然而，对于较低的剪切速率，我们发现例如螺旋结构经历动力学相变为六边形填充的圆柱相，这在实验和理论上在两亲性嵌段共聚物体系中发现。因此，除了后者和胶体系统之间的平衡相行为的已知的相似性，我们的工作揭示了进一步有趣的非平衡关系的共聚物熔体和胶体流体之间的竞争相互作用。
2018-06-08 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
Displacement fields of point defects in two-dimensional colloidal crystals
点缺陷，如晶体，空位，杂质，否则完美的晶体诱导复杂的位移场是长程性质。在本文中，我们数值研究了三角形晶格上的二维胶体晶体对引入间隙粒子的响应。虽然远离缺陷位置的位移场是准确地描述了线弹性理论，晶格效应占主导地位的缺陷附近。在比较基于粒子的模拟与连续介质理论的结果时，在两种情况下采用相应的边界条件是至关重要的。对于这里使用的周期性边界条件，弹性理论方程可以用从电荷和偶极子的周期性复制系统的静电学中熟悉的埃瓦尔德求和技术以一致的方式求解。以这种方式计算的位移场与粒子模拟中确定的位移场非常一致，观察到超过约10个晶格常数的距离。接近间隙，强烈的各向异性位移场与指数行为可以发生某些缺陷配置。在这里，我们合理化这种行为与一个简单的珠弹簧的指数衰减常数的晶体的弹性常数。
2008-05-20 cond-mat.soft
Criticality and phase separation in a two-dimensional binary colloidal fluid induced by the solvent critical behavior
我们提出了一个实验和理论研究的相行为的二元混合胶体相反的吸附偏好在临界溶剂。作为吸引和排斥临界Casimir力的结果，溶剂的临界波动导致胶体体系中的另一个临界点，即，导致由溶剂温度控制的临界胶体-液体-胶体-液体分层相变。我们的实验结果是在一个简单的近似系统的自由能的基础上的计算吻合得很好。
2011-08-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Three Dimensional Flow of Colloidal Glasses
最近对各种软玻璃质材料进行的实验表明，任何施加的剪切流都可以在所有空间方向上同时破坏这些系统[Ovarlez \textit{et al.}（2010）]。当用第二剪切流探测时，实验系统的粘性响应由主要流化流的速率确定。受这些发现的启发，我们采用最近开发的示意性模式耦合理论[Brader \textit{et al.}（2009）]来研究胶体玻璃的三维流动，受到简单剪切和单轴压缩的组合。尽管叠加流动的具体选择存在差异，但获得的流动曲线与实验结果表现出良好的定性一致性，并恢复了观察到的幂律，该幂律描述了缩放粘度随主导速率的衰减。然后，我们继续进行更正式的分析，我们的本构方程为不同种类的“混合”流的主导主流受到较弱的扰动流。我们的研究提供了进一步的证据，Brader \textit{et al.}（2009）的理论可靠地描述了致密颗粒悬浮液的动态制动和机械流化。
2012-01-09 cond-mat.soft
Simple models for two-dimensional tunable colloidal crystals in rotating ac electric fields
我们比较了一个新的二维水胶体模型系统的行为与一个简单的数值处理。对于一阶，由面内旋转交流电场引起的胶体之间的吸引相互作用是偶极的，而电荷稳定导致较短范围的Yukawa类排斥。在足够的场强形成的晶体状的“筏”，我们发现实验和蒙特卡罗模拟之间的定量协议，除了在强相互作用系统的情况下，其中有效势的井深超过250倍的热能。晶体状筏的“晶格常数”近似位于有效势的最小值处，由Yukawa和偶极相互作用的总和产生。由于可以用外部电场调节晶格间距，该实验系统具有显示应用。在所施加的电场强度和粒子的静电相互作用的相对范围的限制导致在可调晶格间距的减少，分别为小颗粒和大颗粒。发现使晶格间距可调性最大化的最佳颗粒尺寸为约1000 nm。
2009-04-18 cond-mat.soft
Thermal expansion within a chain of magnetic colloidal particles
研究了磁性胶体颗粒在磁场中自组装形成的链状结构的热膨胀。使用视频显微镜，获得链的所有颗粒的完整位置数据。通过改变溶液的离子强度和外加磁场，可以调节相互作用势。我们分析了热膨胀的链使用一个简单的模型的一维非谐晶体的有限大小。
2009-06-19 cond-mat.soft
Reentrant Disordering of Colloidal Molecular Crystals on 2D Periodic Substrates
我们研究胶体有序和无序的二维周期性基板上的每个基板的胶体的数量最小是两个或三个。胶体形成具有取向有序的二聚体或三聚体状态，称为胶体分子晶体。在一个固定的温度下，在没有基板的情况下，胶体是在一个三角形的浮动固体状态，在增加基板的强度，我们发现一个过渡到一个有序的胶体分子晶体状态，然后过渡到一个无序的状态，其中胶体仍然形成二聚体或三聚体，但失去了取向顺序。这些结果与最近的实验结果一致。
2004-04-23 cond-mat.soft
Collective Directional Locking of Colloidal Monolayers on a Periodic Substrate
我们研究了当单层顺磁性胶体粒子被驱动穿过三角形晶格的磁泡时产生的方向锁定效应。我们使用外部旋转磁场来产生二维行波棘轮，迫使粒子沿着与晶格的两个晶轴相交的方向传输。我们发现，而单个粒子没有显示出优先方向，集体效应诱导横向电流和定向锁定在高密度通过自发对称性破缺。胶体电流可以通过额外的偏置场极化，该偏置场使得一个传输方向在能量上是优选的。
2020-01-19 cond-mat.soft
Time lapse, three dimensional in situ imaging of ice crystal growth in a colloidal silica suspension
胶体悬浮液的冷冻在许多自然和工程过程中遇到，例如土壤的冷冻，食品工程和低温生物学。它也可以用作多孔材料和复合材料的生物启发，多功能和环保的加工路线。然而，它仍然是一个令人困惑的现象，有许多无法解释的特点，由于系统的复杂性和空间和时间尺度的过程中，应该进行调查。在这里，我们证明了快速X射线计算机断层成像的兴趣，以提供时间推移，三维，在原位成像的冰晶生长的胶体二氧化硅悬浮液。实验测量表明，胶体浓度的局部增加并不影响晶体的生长动力学，直到胶体颗粒变得紧密堆积。对于比冰晶小得多的颗粒，浓缩的胶体悬浮液相当于具有较高粘度和由胶体颗粒浓度决定的凝固点的简单液相。
2018-03-29 cond-mat.soft physics.app-ph
Feedback control of colloidal transport
我们回顾了最近的工作反馈控制的一维胶体系统，无论是与瞬时反馈和时间延迟。反馈方案是基于测量的平均粒子的位置，自然控制目标的合奏胶体粒子，和系统的研究通过福克-普朗克方程过阻尼布朗粒子。主题包括电流的逆转和电流振荡的出现，棘轮系统中的运输，以及通过共同移动陷阱增强流动性。除了通常考虑的情况下，非相互作用的系统，我们还讨论了通过（动态）密度泛函理论的胶体相互作用的治疗，并提供新的结果与有吸引力的相互作用的系统。
2015-12-11 cond-mat.soft
Defects in Crystals of Soft Colloidal Particles
在本文中，我们使用计算机模拟来检查点缺陷系统的“软”胶体粒子，包括赫兹球，和星型聚合物。我们使用蒙特卡罗模拟来确定与空位和缺陷相关的不同晶体的变形，并使用热力学积分来预测这些缺陷的平衡浓度。我们发现，晶格畸变的性质主要是由晶体结构，而不是由具体的相互作用势。我们可以区分一维、二维和三维晶格畸变，并发现畸变的范围通常取决于维数。我们发现，在这两个模型系统的体心立方（BCC）晶体的变形所造成的间隙是一维的，我们表明，它的结构是很好地描述为crowdion。同样地，我们证明了由空位引起的赫兹球的六方（H）晶体的一维变形可以表征为空穴。有趣的是，除了在赫兹球模型的FCC晶体，在所有情况下，我们发现，间隙浓度高于空位浓度。最值得注意的是，BCC晶体中的硫醇浓度可高达1%。
2021-04-14 cond-mat.soft
Translationally invariant colloidal crystal templates
本文提出动态反馈控制光镊作为模板，可在软固体中稳定任意对称性的胶体晶格，且保持平移不变性与零能量模式，并以二维正方晶格为例进行了模拟验证。
2017-08-29 cond-mat.soft
Tuning pair interactions in colloidal systems using random light fields
本文提出利用随机光场优化谱能量密度，以调控无吸收胶体粒子对的相互作用势，并证明可生成多种势函数，其有效维度可达数十。研究为胶体相互作用调控提供了新方法。
2025-10-08 cond-mat.soft
Tailoring the Phonon Band Structure in Binary Colloidal Mixtures
我们分析了由偶极胶体颗粒二维混合物形成的周期性结构的声子谱。这些混合物显示出多种多样的复杂有序构型[J. Fornleitner { \it et al.}，软物质{ \bf 4}，480（2008）]，允许系统地研究随后的声子谱和声子隙的控制。我们展示了如何通过改变极化率比、浓度和两种组分之间的质量比来控制声子带的形状以及声子带隙的数量和宽度。
2010-02-19 cond-mat.soft
Three-dimensional imaging of colloidal glasses under steady shear
使用快速共聚焦显微镜，我们图像的三维动力学的颗粒在一个产生的硬球胶体玻璃下稳定剪切。在均匀剪切区域观察到的结构弛豫几乎是各向同性的，但与静态亚稳胶体流体的结构弛豫明显不同。逆弛豫时间$τ_α^{-1}$和扩散常数$D$，作为{ \it局部}剪切速率$\dotγ$的函数，在$\dotγ$中，在超过二十年的时间内显示出与$τ_α^{-1} \propto D \propto \dotγ^{0.8}$的显著剪切稀化。相反，系统的{ \it global}流变性显示Herschel-Bulkley行为。我们讨论了大规模剪切本地化和其他机制在产生这种差异的可能作用。
2007-07-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Layer-by-layer assembly of colloidal particles deposited onto the polymer-grafted elastic substrate
利用自洽场和密度泛函理论，我们提出了一种在聚合物接枝基底上实现胶体空间有序排列的新途径。我们发现，接枝聚合物到基板上可以有效地控制沉积的胶体之间的平衡的结果的空间分散的胶体沉降力和熵弹性力的刷子，和胶体可以形成意想不到的有序结构上的接枝基板。胶体颗粒在弹性“软”基底上的沉积过程包括两个步骤：刷介导的胶体晶体的一维排列和受控的逐层生长，所述逐层生长由非吸附性聚合物溶剂熵驱动，随着颗粒的增加。结果表明，通过简单地使用接枝基板，而不是周期性图案化的模板，在适当选择的胶体尺寸，有效的沉积电位，刷覆盖密度的高度有序和无缺陷的结构的生产的可能性。
2006-11-04 cond-mat.soft
Hydrodynamics of confined colloidal fluids in two dimensions
本文应用混合分子动力学和介观模拟技术研究了二维受限胶体圆盘的动力学行为。我们计算的速度自相关函数，并观察到预测的$t^{-1}$长时间的流体动力学尾巴的特点，无约束流体，以及更复杂的振荡行为和负尾强约束的几何形状。由于速度自相关函数的$t^{-1}$尾部在有限系统中被切断较长时间，因此相关扩散系数不会发散，而是在数学上取决于系统的整体大小。
2008-12-18 cond-mat.soft
Polyhedral colloidal `rocks': low-dimensional networks
我们介绍了一个各向异性胶体“岩石”的模型系统。由于它们的形状，通过非吸收性聚合物引入的结合与球形颗粒有很大的不同：岩石之间的结合是刚性的，不能旋转，导致强烈的挫折。我们开发了一个几何模型，捕捉岩石的本质。实验和模拟表明，胶体的几何形状导致低分形维数的结构。这与球体凝胶形成鲜明对比，球体凝胶的刚性来自局部致密区域。在高密度下，岩石形成准单组分玻璃。
2011-11-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
