Nonaffine deformation and tunable yielding of colloidal assemblies at the air-water interface
二氧化硅纳米粒子被捕获在空气-水界面处形成具有无定形有序的二维固态。我们提出了一个理论模型来描述这种固体状的状态下变形的剪切应变斜坡和超过屈服点，导致塑性流动。该模型考虑了系统的所有粒子级和多体物理：非仿射位移，局部连通性及其在破笼方面的演化，以及由粒子化学和胶体力介导的粒子间相互作用。该模型能够再现实验数据，只有两个非平凡的拟合参数：笼的弛豫时间和粘性弛豫时间。颗粒间弹性常数包含关于颗粒间结合强度的信息，其通过使颗粒疏水和相互吸引的表面活性剂的量来调节。这个框架开辟了定量调整和合理设计的胶体组件在空气-水界面的机械响应的可能性。此外，它提供了一个机制解释所观察到的非单调依赖表面活性剂浓度的屈服应变。
2017-10-26 cond-mat.soft
Optimal self-assembly pathways towards colloidal lattices with tunable flexibility
本研究使用配备柔性 DNA 键的二进制胶体模型，结合实验与模拟，探索了通过自组装生成具有可调柔性正方晶格的最优路径，揭示了可重构性在材料科学中的关键作用。
2024-06-27 cond-mat.soft
Engineering tunable fractional Shapiro steps in colloidal transport
本文通过驱动单个胶体粒子穿越时间调制的非正弦周期光学势场，实验实现并调控整数与分数 Shapiro 台阶，揭示其微观同步机制。
2025-03-17 cond-mat.soft
Colloidal analogues of charged and uncharged polymer chains with tunable stiffness
在这里，我们描述了新的方法来生产胶体颗粒链的三个刚度制度，可以观察到在一个单一的颗粒水平上，也就是说，在水平上的单体组成的链，甚至可以观察到在浓缩系统中，而不使用分子示踪剂的链。这些方法依赖于以下：偶极相互作用诱导的外部电场结合长程电荷排斥组装成链的颗粒，和一个键合步骤，以确保颗粒保持组装成链，即使在外部场关闭。我们可以控制链条的长度和灵活性。此外，我们证明，我们的方法是普遍适用的，通过使用它来制备其他几种胶体聚合物，如嵌段共聚物链，这是由刚性和柔性链相结合，spherocylinders，这是由加热刚性链，和无规和全同立构链，这是由heterodimericparticle单体单元形成的。我们证明了带电链的灵活性可以从非常刚性（棒状）调整到半柔性（如在简化的聚合物模型的珠串）通过改变离子强度。原则上，该方法可用于任何类型的胶体颗粒。此外，我们的系统可以在折射率和密度方面进行匹配，因此可以在真实空间中进行批量测量。
2013-06-03 cond-mat.soft
Tunable Crystalline Order and Growth Kinetics in 2D Binary Colloidal Self-assembly Driven by Depletion Interactions
本研究通过实验与分子动力学模拟发现，在耗散相互作用驱动的二维二元胶体自组装中，杂质颗粒比例增加会降低取向有序度并导致动力学受阻，其无序组装源于组装动力学的挫败而非拓扑挫败。
2024-10-21 cond-mat.soft
Short and soft: multi-domain organization, tunable dynamics and jamming in suspensions of grafted colloidal cylinders with small aspect ratio
尚未实际探索类的软胶体棒与小的纵横比进行了研究，并显示出非常丰富的相和动态行为，从液体到近熔融状态跨越。这些短而软的纳米圆柱体随着浓度的增加而改变其组织，而不是无序排列，从具有随机取向的各向同性液体到具有优选局部取向的液体，并最终具有局部取向顺序的多域排列。后者产生类似于具有可检测的末端弛豫的结构玻璃的动力学抑制状态，其在增加的浓度上揭示了有序嵌段共聚物中的六方堆积有序的特征。相应的动态响应包括四种状态，都在0.02 g/ml的重叠浓度以上：I）从0.03至0.1 g/mol，系统经历类似液体至固体的转变，其结构弛豫时间增长四个数量级。II）从0.1至0.2g/ml，观察到显著的减慢，并且伴随着从各向同性到多畴结构的演变。III）在0.2和0.6g/mol之间，悬浮液表现出壳互穿和堵塞的特征，其中胶体平台模量线性地依赖于浓度。IV）在0.74g/ml下，在密集堵塞状态下，检测到来自微相分离的嵌段共聚物的六边形填充圆柱体的粘弹性特征。这些属性设置短而软的纳米圆柱体除了长胶体棒（具有大的纵横比），并提供见解，从根本上理解在这个中间软胶体制度的物理，以及和定制的非球形软胶体的流动性能。
2020-08-23 cond-mat.soft
Pressure-Tunable Photonic Band Gaps in an Entropic Colloidal Crystal
采用金刚石结构的材料在原子和胶体系统中具有有用的特性，并且是在可能具有光子带隙的胶体中合成的流行目标。钻石结构的理想光子特性为可重构物质提供了一个有趣的机会：我们能否创造一种能够可逆地切换到钻石结构和从钻石结构切换的胶体晶体？从金刚石形成原子系统的高压转变中汲取灵感，我们设计了一个多面体形状的颗粒系统，该系统在小的压力变化时从金刚石转变为四金刚石衍生物。或者，可以通过原位改变颗粒的形状来触发转变。我们建议，过渡提供了一个可逆的重新配置过程的一个潜在的新的胶体材料，并绘制这种过渡和相行为的原子过渡，我们从中得到灵感之间的相似之处。
2018-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structure and phase behavior of colloidal dumbbells with tunable attractive interactions
本文在分子流体的参考相互作用位点模型（RISM）理论和蒙特卡罗模拟的框架下研究了哑铃胶体的热力学和结构性质。我们考虑了两种不同的模型：在第一种方案中，我们在组成分子的两个相切球体上设置相同的方阱吸引（SW-SW模型）;在第二种方案中，方阱相互作用之一被关闭（HS-SW模型）。这两种模型的物理性质之间出现了明显的差异。具体而言，SW-SW结构因子$S(k)$的$k \to 0$行为表明存在气液共存，如随后的流体相平衡计算所证实的。相反，HS-SW $S(k)$产生低- $k$峰，表明存在聚集体;这种过程使气-液相分离不稳定，在低温下促进簇相的形成，簇相的结构取决于系统密度。我们进一步研究这种差异，通过研究一系列的中间模型，从原来的SW SW逐步减少一个方井相互作用的深度获得的相行为。RISM结构预测积极地再现了模拟数据，包括SW-SW模型中的$S(k \to 0$的上升和HS-SW结构因子中的低$k$峰。至于相行为，RISM同意蒙特卡罗模拟预测的气液共存的SW-SW模型（虽然临界参数似乎高估的理论）和它的逐步消失走向HS-SW模型。
2013-10-16 cond-mat.soft
Tunable interactions between paramagnetic colloidal particles driven in a modulated ratchet potential
我们从实验和理论上研究了分散在水中的顺磁粒子与驱动到条纹图案化磁性石榴石膜表面上方的顺磁粒子之间的相互作用。外部旋转磁场调制石榴石膜的杂散场，并产生诱导定向粒子运动的平移势场。通过改变旋转场的椭圆率，我们将粒子间的相互作用从净吸引调整为净排斥。对于有吸引力的相互作用，我们表明，粒子对可以相互接近，形成稳定的双峰，然后沿着调制景观以恒定的平均速度。我们测量运动粒子之间的吸引力的强度，并提出了一个易于分析的模型，解释了观测结果，并与实验定量一致。
2014-01-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colloidal Clusters as models for chiral active micromotors
本文提出用化学交联的Janus胶体团簇制备可调手性与轨道半径的活性转子，并揭示方位角均匀性与旋转动力学的关系，为研究合成手性转子集体行为提供了新平台。
2024-07-21 cond-mat.soft
Interfacial colloidal monolayers under steady shear: structure and flow profiles
本文研究了水/油界面上带电胶体单分子层的结构动力学与流变学响应之间的耦合，该界面由以受控角速度旋转的微盘驱动进入稳态剪切。该流动导致颗粒分层成与局部位置相关的剪切速率相关联的旋转同心环，这触发了两种不同的动力学状态：颗粒连续地移动（“流动”）靠近微盘，或者在更远的局部能量最小值之间表现出间歇性的“跳跃”。单层的剪切速率依赖的表面粘度可以从界面应力平衡中提取，给出“宏观”流动曲线，其行为对应于颗粒运动的不同微观制度。跳跃区域对应于表面屈服应力$η\sim τ_S^Y \dotγ^{-1}$，而流动区域表现出具有幂律剪切变稀特性的表面粘度。
2015-09-11 cond-mat.soft
Assembly and Phase Transitions within Colloidal Crystals
微米级的胶体颗粒可以被看作是具有可剪裁的尺寸、形状和相互作用的大原子。这些构建块可以组装成极其丰富的结构和相，其中颗粒的热运动可以使用光学显微镜直接成像和跟踪。因此，胶体粒子是研究相变的极好模型系统，特别是对于知之甚少的动力学和非平衡微尺度过程。胶体制造、组装和计算机模拟的进步为此类研究开辟了许多可能性。本文综述了由可调各向同性球、各向异性粒子和活性粒子组成的胶体晶体的研究进展。我们专注于结晶，熔化和固体固体转变的进展，并强调胶体晶体内相变研究的挑战和未来前景。
2017-11-09 cond-mat.soft
Spatially Resolved Reconstruction of Ising Couplings in Tunable Colloidal Artificial Spin Lattices
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
本文提出一种逆方法，利用最大似然估计从胶体自旋构型中重构最近邻Ising耦合，并验证了无需真实值的收敛判据，揭示了不同控制方案对耦合参数的影响。
2026-09-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Use of tunable nanopore blockade rates to investigate colloidal dispersions
弹性体膜中的可调纳米孔已被用于研究离子电流阻断速率对水性悬浮液中颗粒的浓度和电泳迁移率的依赖性。已经测试了一系列纳米颗粒尺寸、材料和表面功能。利用压力驱动的流动通过一个孔，发现100 nm羧基化聚苯乙烯颗粒的阻滞率与跨膜压力（控制在0 ~ 1.8 kPa之间）和颗粒浓度（在7 x 10^8 ~ 4.5 x 10^10 mL^-1之间）成线性比例。这个结果可以用能斯特-普朗克输运理论精确地模拟。仅使用一个施加的电位在一个孔，羧酸和胺涂覆的500 nm和200 nm的二氧化硅颗粒的封锁率被发现对应于其流动性的变化作为溶液pH值的函数。扫描电子显微镜和共聚焦显微镜已被用来可视化的可调纳米孔几何形状的变化在三维中作为施加的机械应变的函数。观察到的孔是圆锥形的形状，和孔径的变化是一致的离子电流测量。孔附近的非弹性变形区已被确定为在调谐过程中的关键。
2010-05-24 cond-mat.soft physics.ins-det
Colloidal quasi-2D Methylammonium Lead Bromide Perovskite Nanostructures with Tunable Shape and High Chemical Stability
本研究制备了准二维甲基铵溴化铅纳米带，揭示了配体、前驱体用量对其形貌（三维砖状颗粒、纳米带、纳米片）与尺寸的调控规律，阐释了形成机制并验证了其环境防潮稳定性。
2024-11-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nematic Colloidal Swarms Assembled and Transported on Photosensitive Surfaces
我们展示了一种新的方法来组装和运输成群的胶体颗粒相结合的液晶使能电泳和光敏表面图案化。胶体粒子通过施加交流电场而在液晶中被推进。粒子群被组装成旋转的研磨机集群，或者作为一个整体沿着预定义的路径移动，光印在化学功能化的基底上。该技术代表了基于流体的芯片实验室技术的替代方法，该技术引导微米级固体或液体夹杂物的大集合的运动。
2016-04-14 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
Stirring supercooled colloidal liquids at the particle scale
本文利用旋转的超顺磁颗粒二聚体在硬球胶体悬浮液中产生局部扰动，通过共聚焦显微镜追踪发现切向速度随距离呈指数衰减，且接近胶体玻璃化转变时特征长度尺度增大、颗粒滑移减少。
2025-05-03 cond-mat.soft
Gyrophilia: Harnessing Centrifugal and Euler Forces for Tunable Buckling of a Rotating Elastica
本研究利用旋转产生的离心力和欧拉力，通过调节角加速度实现细长弹性梁屈曲的精确调控与方向选择，并实现预拱梁的双稳态突跳，理论模型与实验高度吻合，为可编程驱动提供了新途径。
2023-08-31 cond-mat.soft
Fast and rewritable colloidal assembly via field synchronized particle swapping
我们报道了一种利用外部调制磁性衬底上粒子缺陷的受控运动来实现可重构胶体晶体的技术。通过向铁氧体石榴石膜施加均匀旋转磁场来诱导颗粒的传输，所述铁氧体石榴石膜的特征在于磁泡的周期性晶格。对于填充因子大于一个胶体每个气泡域，粒子电流产生于传播缺陷，其中粒子同步交换它们的位置时，从一个被占领的域传递到下一个。所施加的交变磁场的振幅可用于通过交换机制置换多余的颗粒，或以预定速度移动整个胶体系统。
2015-07-07 cond-mat.soft
Geometric Frustration of Colloidal Dimers on a Honeycomb Magnetic Lattice
我们研究了在三角形磁性极小值的蜂窝晶格上组装的相互作用的顺磁性胶体的相行为和集体动力学。当每个钉扎位点恰好用两个粒子填充这些潜在的最小值时，实现了受抑的胶体分子晶体。外部面内旋转场被用来退火系统到不同的阶段，包括长程有序条纹，随机的完全包装环，迷宫和无序状态。在较高幅度的退火场，二聚体晶格显示两步熔融转变，其中最初不动的二聚体进行第一次局部旋转，后来打破了交换粒子跨越连续的晶格极小值。
2016-08-27 cond-mat.soft
Colloidal Microworms Propelling via a Cooperative Hydrodynamic Conveyor Belt
本文研究了在椭圆极化旋转磁场作用下，在粘性流体中动态组装和驱动的微型胶体转子所产生的推进力。在一个封闭板附近，这种自组装的微观蠕虫的运动是由旋转的颗粒产生的协同流动引起的，这些颗粒充当了流体动力学的“传送带”。“转子链的推进速度比单个转子快，直到在诱导流加性消失的距离处达到饱和速度。通过实验和理论论证相结合，我们阐明了运动的机制，并充分表征的推进速度的字段参数。
2016-01-05 cond-mat.soft
Grain splitting is a mechanism for grain coarsening in colloidal polycrystals
在已建立的晶粒粗化理论中，晶粒通过收缩或作为刚性物体旋转与相邻晶粒结合而消失。在这里，我们报告了晶粒粗化的第三种机制，其中晶粒分裂成两个区域，这两个区域以相反的方向旋转以匹配两个相邻晶粒的取向。我们实验观察到传统的晶粒旋转和晶粒分裂的二维胶体多晶体。我们发现，晶粒分裂发生通过独立旋转的“颗粒”，其形状是由两个合并的晶粒的底层三角晶格。这些颗粒是如此之小，现有的晶界能连续理论是不适用的，所以我们介绍了一个硬球模型的胶体多晶体的自由能。我们发现，在分裂过程中，系统克服了自由能障碍，最终达到一个较低的自由能时，分裂完成。使用模拟分裂事件和一个简单的标度预测，我们发现，晶粒分裂的障碍减少晶粒尺寸减小。因此，晶粒分裂可能在具有小晶粒的多晶体中起重要作用。这一发现表明，晶粒粗化的介观模型可以提供更好的预测，包括晶粒分裂的纳米晶制度。
2021-10-15 cond-mat.soft
Local elastic perturbation of colloidal suspensions near the colloidal glass transition
Saint Joseph’s University（圣约瑟夫大学）；MIT Technology Review（麻省理工学院科技评论）；Emory University（埃默里大学）
本研究利用磁性探针粒子旋转扰动胶体悬浮液，通过共聚焦显微镜追踪粒子运动，测得不同体积分数下的黏弹性模量，证实连续介质描述适用于胶体样品的小尺度力学分析。
2026-08-06 cond-mat.soft
An active approach to colloidal self-assembly
在这篇综述中，我们讨论了自推进胶体颗粒的自组装的最新进展，并强调了一些最令人兴奋的结果，在这一领域的干活性物质的具体重点。我们通过胶体构建块的复杂性的镜头来探索这种现象。我们首先考虑各向同性球形粒子的行为。然后，我们讨论的情况下，两亲性和偶极Janus粒子。最后，我们展示了如何的胶体的几何形状和/或它们的相互作用的方向性可以用来控制组装的活性聚集体的物理性质，并建议可能的策略，如何利用活动作为一个可调的驱动力自组装。活性胶体的独特性质为下一代功能性环境传感微结构的设计提供了希望，这些微结构能够以自主和有针对性的方式执行特定任务。
2021-02-23 cond-mat.soft
Excluded volume causes integer and fractional plateaus in colloidal ratchet currents
本文研究了在外加旋转磁场驱动下，磁泡晶格上顺磁性胶体的集体输运。我们测量了一个直接棘轮电流上升的整数和分数的步骤与字段的振幅。逐步增加是由于排除体积之间的相互作用的颗粒，形成复合集群以上的气泡与移动和不移动的占领网站。位于气泡之间的边界处的瞬态能量极小值导致胶体以同步和周期加倍的传输模式从一个复合团簇跳跃到下一个复合团簇。胶体电流可以被极化以选择性地使用上型或下型材料。
2015-07-06 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
Engineered optical nonlinearities and enhanced light transmission in soft-matter systems with tunable polarizabilities
在这项工作中，我们证明了某些软物质系统的非线性响应可以通过适当地设计其光学极化率来定制。特别是，我们故意合成稳定的胶体悬浮液与负极化，并观察第一次强大的传播和增强传输的自陷光在长距离，否则将不可能在传统的悬浮液与正极化。极大地促进这种行为的是由这些胶体系统的热力学性质引入的诱导的可饱和非线性光学响应。这反过来又导致通过自激活透明效应的散射大幅减少。我们的研究结果可能为开发具有可调光学非线性的软物质系统开辟新的机会。
2013-08-14 cond-mat.soft physics.optics
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
Percolation of nonequilibrium assemblies of colloidal particles in active chiral liquids
该研究通过实验考察活性手性大肠杆菌液体中胶体粒子的动态团簇与渗流转变，发现临界指数显著偏离标准连续渗流模型，揭示了更丰富的非平衡相行为。
2024-03-04 cond-mat.soft
Impact of non-reciprocal interactions on colloidal self-assembly with tunable anisotropy
本研究通过二维布朗动力学模拟，探究非互易相互作用对具有可调各向异性的被动胶体系统自组装的影响，发现非互易性可诱导有效推进、改变团簇形态与稳定性，帮助系统克服动力学势垒。
2024-07-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Full alignment of colloidal objects by programmed forcing
通过分析和模拟，我们展示了两种方法，实现一组相同的，不对称的胶体物体随机分散在流体中的完全取向对齐。在恒定场中的沉降或电泳可以导致部分对准，其中物体围绕共同的体轴旋转，但是这些物体的旋转相位是随机的。我们表明，这种相位紊乱可以通过两种形式的编程强迫。首先，简单地在两个方向之间交替施加力可以任意地减少方向的统计熵。第二，类似于磁共振，向所施加的场添加小的旋转分量可以导致对象取向的相位锁定。我们确定了一个广泛的类通用对象的对齐条件，并讨论了实际的限制。
2012-09-24 cond-mat.soft
Geometric Frustration in Buckled Colloidal Monolayers
当晶格结构阻止局部相互作用的同时最小化时，几何挫折就会出现。它导致高度简并的基态，随后，复杂的物质相，如水冰，自旋冰和受挫的磁性材料。在这里，我们报告了一个简单的几何挫折系统组成的紧密包装的胶体球之间的平行壁。直径可调的微凝胶球自组装成一个屈曲的三角形晶格与向上或向下的位移类似于反铁磁伊辛模型的三角形晶格。实验和理论揭示了单粒子动力学受面内晶格畸变的控制，这种畸变部分地缓解了挫折，并产生了具有条纹和次广熵的基态，而不是反铁磁伊辛模型的更随机的配置和广熵。这种可调的软物质系统提供了一个未知的领域，在其中挫折，热激发和缺陷的动力学可以直接可视化。
2008-07-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Orientational ordering of colloidal dispersions by application of time dependent external forces
我们提出了一种方法来组织胶体悬浮液的非相干运动，以产生同步的，相干的运动。这种方法利用了旋转响应随时间变化的强迫的一般特征，并且它不需要粒子之间的相互作用。我们报告了两种方法，通过时间依赖性，但空间均匀的强制实现取向对齐的合奏相同的胶体：a）分段恒定的力交替在两个方向和b）力均匀地绕轴旋转。强迫的物理起源可以是，例如，沉降或电泳。我们将通过分析运动方程和模拟来证明这些强制方法可以实现对准。我们找到保证对齐的条件，讨论这些方法的局限性，并提出可能的应用。这种强迫的例子包括电泳和沉降。
2013-04-09 cond-mat.soft
Self-assembled nematic colloidal motors powered by light
生物发动机是自然界的奇迹，激发了合成对应物的创造，具有可比的纳米尺寸，高效率和多种功能。分子马达已经合成，但通过自组装获得纳米马达仍然具有挑战性。在这里，我们描述了一个自组装胶体电机与重复的光驱动旋转的透明微粒浸没在液晶和供电的连续曝光到非结构化的~1 nW的光。偶氮苯分子的单层定义了液晶的光轴如何机械地耦合到粒子的表面，以及它们如何随着光的偏振变化而共同旋转。旋转的粒子使液晶扭曲，从而改变了穿越光的偏振。由此产生的反馈机制产生连续的光机械循环，并驱动单向粒子自旋，旋向性和频率由光的偏振和强度鲁棒地控制。我们的研究结果可能会导致光机械设备和胶体机器兼容的液晶显示技术。
2020-04-08 cond-mat.soft
Revealing polymerization kinetics with colloidal dipatch particles
有限价态的胶体粒子可以自组装成类似于分子的聚合物结构。虽然它们的结构平衡特性引起了广泛的关注，但对其动力学的洞察已被证明具有挑战性。在这里，我们调查的聚合动力学的半柔性聚合物在两个维度（2D）通过直接观察组装二价粒子，键合的临界卡西米尔力。可逆的临界Casimir力创造了具有可调链解离、缔合和弯曲刚性的活性聚合条件。我们发现，不像稀释的聚合物，显示指数的尺寸分布与Flory理论非常一致，浓缩的样品表现出逮捕的旋转和平移扩散，由于在2D连续各向同性的，以cubic过渡，减缓增长动力学。通过添加更高价的颗粒，将聚合物交联成网络，可以避免这些影响。我们的研究结果连接聚合物的灵活性，聚合物相互作用和特殊的各向同性的过渡，在2D提供深入了解合成的二维聚合物的聚合过程，和生物聚合物在膜和界面。
2021-06-08 cond-mat.soft
Transition between ground states in square anisotropic artificial colloidal ice
Tecnológico de Monterrey, Escuela de Ingeniería y Ciencias（蒙特雷科技大学，工程与科学学院）
研究人工胶体冰中基态转变，通过旋转外部磁场引入各向异性相互作用，观察到最终构型与场旋转速率ω有关，高角速度下有无缺陷最终状态，低速率时系统陷入部分有序亚稳态。
2026-07-29 cond-mat.soft
Tuning colloid-interface interactions by salt partitioning
我们表明，油分散的胶体颗粒与油-水界面的相互作用是高度可调的吸引力排斥，无论是通过改变通过电荷调节的胶体电荷的符号，或通过改变溶解的阳离子和阴离子之间的亲水性的差异。此外，我们调查尚未探索的相互作用之间的自我调节的胶体表面电荷分布与平面双电层的油-水界面和胶体周围的球形。我们的研究结果解释了最近的实验，并与可调皮克林乳液直接相关。
2016-08-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Tunable dynamics of flexible magnetic microcrosses: synchronous rotation, breathing and out-of-plane arm overtaking
Faculty of Physics and Center for NanoScience Ludwig-Maximilians-Universität（慕尼黑大学物理系与纳米科学中心）；Departament de Física de la Matèria Condensada, Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学凝聚态物理系）；University of Barcelona Institute of Complex Systems (UBICS)（巴塞罗那大学复杂系统研究所）
本研究结合胶体自组装与软光刻技术制备柔性磁性微十字，探究其在不同参数旋转磁场下的多种动力学模态，通过理论建模复现实验结果，该微转子可用于微流控等场景。
2025-11-17 cond-mat.soft
Tailoring of phononic band structures in colloidal crystals
本文报道了二维胶体晶体在光致基底势作用下的弹性性质的实验研究。与最近的理论预测一致[H. H. vonGruenberg和J.Baumgartl，Phys.Rev.E75，051406（2007）]，这种系统的声子能带结构可以根据衬底势的对称性和深度来调谐。二元晶体的计算表明，声子带工程也可以通过对电位的变化进行，从而打开了新的视角，为制造声子晶体的带隙可调的外部领域。
2007-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A Robust Synthesis of Fluorosurfactants with Tunable Functions via a Two-Step Reaction
针对含氟表面活性剂传统合成步骤多、条件严苛的问题，本研究提出温和条件下的两步合成法，制备出功能可调的含氟表面活性剂，可提升液滴稳定性与生物相容性，还可用于纳米液滴传输及胶体自组装调控，推动相关微流控技术在多领域应用。
2025-05-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamically controlled double-well optical potential for colloidal particles
本文提出了一种简单的调制方案，利用声光调制动态产生时间平均光势来捕获胶体粒子。该方法提供了一个可调双阱势的实验控制相关参数的访问。我们成功地调整捕获距离在20-2000 nm的范围内的实验数据，并讨论重建时均光学势从被困粒子数据时所产生的情况。这是研究动态调制光势中的胶体粒子以探索介观系统和小尺度热机械的随机热力学的第一步。
2022-04-19 cond-mat.soft physics.app-ph physics.optics
Structure and phase behavior of polymer-linked colloidal gels
低密度的“平衡”凝胶由胶体颗粒的分散的、动力学停滞的网络组成，并且对老化有弹性，可以通过限制在胶体之间形成的有效键的数量来制造。化合价受限的片状颗粒长期以来一直作为此类材料的一个原型实例，但平衡凝胶也可以通过合成上更简单且可扩展的策略来实现，该策略引入二级连接体，例如小的双配位分子，以介导胶体之间的键。在这里，我们考虑的情况下，ditopic连接分子是低分子量的聚合物和演示使用模型胶体-聚合物混合物如何宏观性能，如相行为以及凝胶的微观结构可以通过聚合物的分子量和浓度来设计。平衡凝胶形成的低密度窗口有利地使用较长的连接体扩展，同时必然增加所有胶体之间的间距。然而，我们表明，具有不同尺寸的连接体的共混物，使更广泛的变化，在微观结构为一个给定的目标相行为。我们的计算研究提出了一个强大的和可调的策略，实验实现平衡胶体凝胶。
2019-07-10 cond-mat.soft
Dynamics and Clogging of colloidal monolayers magnetically driven through an heterogeneous landscape
我们结合实验和数值模拟来研究堵塞的出现在一个系统的相互作用的顺磁性胶体颗粒驱动对一个无序的景观较大的障碍。我们考虑一个单一的孔径景观的不动的二氧化硅颗粒是不可逆地附着在基板上。我们使用一个外部旋转磁场来产生一个行波势，该势驱动磁性粒子以恒定且频率可调的速度撞击这些障碍物。实验上，我们发现，粒子显示出间歇动力学与幂律分布在高频率。我们重现这些结果，通过使用数值模拟，并表明，堵塞在我们的系统中出现在大的频率，当颗粒desperize与移动的景观。此外，我们使用该模型来探索隐藏的作用的灵活性的障碍位移和粒子之间的流体动力学相互作用的影响。我们还考虑数值直壁的情况，并调查在这种情况下出现堵塞的参数范围。我们的工作提供了一个软物质实验台系统，以研究堵塞的影响，在驱动的微尺度物质。
2020-07-08 cond-mat.soft
Gating and tunable confinement of active colloids within patterned environments
本文通过在电场驱动的活性胶体与图案化障碍物之间设计长程排斥作用，利用电场频率调控障碍物有效尺寸，实现了活性粒子的门控与可调约束，为粒子分选和按需定位提供了新方法。
2024-12-31 cond-mat.soft
Segregation and cooperation in active colloidal binary mixtures
本研究通过实验和模拟揭示活性Janus胶体二元混合物中，运动能力差异与对齐性共同驱动物种分离与合作运动，为设计可重构集体功能材料提供策略。
2025-06-18 cond-mat.soft
Shape Elasticity in Colloidal Bent-Core Liquid Crystals
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
研究胶体弯曲核心液态晶体中形状弹性对各向同性、向列扭弯和层状展开弯有序状态的影响。
2026-01-07 cond-mat.soft
Effective potentials induced by mixtures of patchy and hard co-solutes
向胶体悬浮液中加入共溶质通常用于诱导可调的耗尽相互作用。在这项工作中，我们研究了有效的胶体相互作用所产生的二元共溶质混合物的硬球和斑片状颗粒。通过改变这两种物质的相对浓度，我们表明，由此产生的有效电位$V_\text{eff}$连续变化，从一个获得的单组分硬球共溶质介导的单组分斑片状颗粒共溶质。有趣的是，我们发现，与两种组分的相对浓度无关，所得的$V_\text{eff}$是相加的，即，其通过由各自的纯共溶质介导的有效相互作用的线性组合而被很好地描述。然而，当共溶质混合物接近分层过渡的开始时，发生加和性的分解。这些结果代表了理解和预测胶体在复杂和拥挤的环境中的行为，并利用这些知识来设计有针对性的胶体超结构向前迈进了一步。
2021-06-11 cond-mat.soft
Emergent colloidal edge currents generated via exchange dynamics in a broken dimer state
控制物质的流动到微米级的限制在材料和环境科学中具有核心重要性，直接应用于纳米微流体，药物输送和生物技术。微粒的电流通常由不同性质的外场梯度产生[例如，电的、磁的、光的、热的或化学的]，其难以在空间上扩展的区域和样本上控制。在这里，我们展示了一个一般的战略，组装和运输可极化的微粒在流体介质中，通过限制和磁偶极相互作用的组合。我们使用一个均匀的磁调制组装成旋转的二聚体状态和沮丧的二元晶格分散的粒子，并产生集体边缘电流所产生的一种新的，场同步的粒子交换过程。这些动力学状态类似于电子和分子系统中的回旋加速器和跳跃轨道，从而为理解和设计凝聚态物质中不同长度尺度的类似过程铺平了道路。
2019-11-14 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
Density-induced reentrant melting of colloidal Wigner crystals
静电排斥可以驱动多粒子系统中的结晶。对于带电胶体系统，相边界以及晶体结构是高度可调的实验参数，如盐浓度和pH值。通过使用投影的胶体离子混合物的系统（软）排斥球和单组分等离子体（OCP），我们研究了迄今无法解释的实验观察到的再入熔融静电排斥胶体后，增加胶体密度。我们的研究表明，表面化学应涉及阳离子和阴离子的吸附之间的竞争来解释所观察到的密度诱导的重入熔化。
2016-03-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Controlling Porosity in Supraparticles Composed of Colloidal Rods and Spheres
Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.（德累斯顿莱布尼茨聚合物研究所）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Auburn University（奥本大学）
通过模拟研究棒状和球形胶体颗粒在液滴干燥过程中组装成超颗粒，选择性移除一种颗粒后形成多孔结构，发现剩余颗粒形成连通网络，孔隙率受颗粒尺寸和形状影响。
2026-06-16 cond-mat.soft
Phase Transformations in Binary Colloidal Monolayers
由于无法直接观察单个原子的运动，相变可能难以在微观水平上表征。相比之下，模型胶体系统允许直接观察单个粒子动力学和集体重排，这允许相变的真实空间表征。在这里，我们研究了准二维，二元胶体合金，表现出液-固和固-固相变，专注于两个晶相之间的无扩散变换的动力学。实验是在一个单层的磁性和磁性微球悬浮在一个薄层的铁磁流体和暴露在一个可调的磁场。硬球的理论模型与点偶极子在其中心被用来指导实验参数的选择和表征底层材料物理。当所施加的场垂直于流体层时，棋盘状晶体形成;当场与法线之间的角度足够大时，条纹状晶体组装。由于该领域是慢慢倾斜远离正常的，我们发现，这两个阶段之间的转换途径强烈依赖于晶体取向，场强，和程度的限制的单层。在某些情况下，该路径通过平滑的磁致伸缩剪切发生，而在其他情况下，它涉及马氏体板的突然形成。
2015-02-10 cond-mat.soft
