Transport in a highly asymmetric binary fluid mixture
我们提出了分子动力学计算的导热系数和粘度的模型胶体悬浮液与胶体颗粒大致一个数量级大于悬浮液体分子。结果进行了比较，估计的基础上Enskog运输理论和有效介质理论（EMT）的热和粘性运输。我们发现，特别是，EMT仍然很好地适用于预测的剪切粘度和导热系数的这种悬浮液时，胶体颗粒具有“典型”的质量，即远远大于液体分子。另一方面，非常轻的胶体颗粒产生更高的热导率，与EMT不一致。我们还讨论了这些结果的后果，在纳米胶体悬浮液中的热传导的一些建议的机制。
2007-02-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anomalous interactions in confined charge-stabilized colloid
分散在1：1弱电解质中的电荷稳定的胶体球应该彼此排斥。因此，实验证据的异常远程类荷吸引力诱导几何约束激发了一个爆发的活动。这在很大程度上已经平息，因为人们对实验的可靠性和解释一直存在疑虑。我们描述了一个新的类的自洽胶体相互作用的测量，确认由一个或两个边界墙限制的胶体球之间的成对吸引力的外观。除了支持先前关于这种尚未解释的效应的说法外，这些测量还为其机制提供了新的解释。
2004-04-13 cond-mat.soft
Anomalous tumbling of colloidal ellipsoids in Poiseuille flows
本研究发现胶体椭球在 Poiseuille 流中的翻滚取向偏离理论预测的 Jeffery 轨道，倾向倾斜约 $π/8$，此反常现象是低 Reynolds 数下胶体输运的普遍未解特征。
2023-05-22 cond-mat.soft
Onset of anomalous diffusion in colloids confined to quasi-monolayers
最近的研究表明，胶体单层，例如，在流体界面处或通过合适的限制电势形成的，表现出反常的集体扩散。这是当颗粒被限制为驻留在二维（2D）流形上时由三维（3D）环境流体介导的流体动力学相互作用的结果。我们研究理论和数值模拟的交叉从正常到异常扩散的粒子是，在真实的系统中，由3D的外部潜力，从而有可能波动出的2D流形，从而实际上形成一个准单层。
2017-02-09 cond-mat.soft
The fluid-fluid interface in a model colloid-polymer mixture: Application of grand canonical Monte Carlo to asymmetric binary mixtures
提出了一种模拟巨正则系综中非对称二元混合物的蒙特卡罗方法。该方法被用来研究Asakura和Oosawa的胶体-聚合物模型。我们确定的流体-流体不混合过渡和界面张力，无论是在高聚合物密度和接近临界点的相图。我们还提出了在两相区的密度分布。结果进行了比较，最近的密度泛函理论的预测。
2003-10-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Colloid-Polymer Mixtures Confined Between Asymmetric Walls: Simulation Evidence for an Interface Localization Transition
用巨正则蒙特卡罗模拟研究了窄缝孔中Asakura-Oosawa（AO）模型描述的胶体-聚合物混合物的相分离。虽然一个壁对于两个颗粒都是硬壁，但在另一个壁处，仅对胶体作用有额外的排斥势。改变这种潜力的强度，从毛细凝聚的界面局部化过渡的交叉被发现。后者发生的条件下，在散装几乎完全相分离已经发生。
2006-09-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Hierarchical Self-Assembly of Asymmetric Amphiphatic Spherical Colloidal Particles
从哑铃FCC晶体，我们研究的自组装路径的两亲性，球形胶体粒子的疏水区域的大小的函数，使用分子动力学模拟。具体来说，我们分析了如何本地粒子间的相互作用与最终的自组装聚集体，以及它们如何影响结构形成的动力学途径。我们提出了一个详细的图表，分离了我们发现的不同大小的疏水区域的许多相，并揭示了一个狭窄的区域，在那里颗粒自组装成中空的，多面的笼子，可能会发现有趣的工程应用。
2009-08-21 cond-mat.soft
Anomalous Brownian motion of colloidal particle in a nematic environment: effect of the director fluctuations
正如最近报道的[Turiv T.例如，Science，2013，Vol.342，1351]，液晶（LC）指向矢的取向的波动可以将动量从LC转移到胶体，使得胶体的扩散在短时间尺度上变得异常。利用视频显微镜和单粒子跟踪技术，研究了在短于指向矢涨落时间的时间尺度下，胶体粒子在双液晶中的随机热运动。在较长的时间内，与指向矢弛豫的特征时间相比，我们观察到典型的各向异性布朗运动，其均方位移（MSD）与时间$τ$成线性关系，与介质的有效粘度成反比。然而，在较短的时间内，动力学是明显的非线性与MSD增长更慢（亚扩散）或更快（超扩散）比$τ$。这些结果进行了讨论的上下文中耦合的胶体粒子的动力学的董事波动动力学。
2015-06-12 cond-mat.soft
Colloids in active fluids: Anomalous micro-rheology and negative drag
我们模拟了一个实验，其中一个胶体探针被拉过一个积极的可再生流体。我们发现质点上的阻力是非斯托克斯的（与其半径不成比例）。引人注目的是，收缩流体中足够大的颗粒（如肌动球蛋白凝胶）可以在稳态下显示负粘滞阻力：颗粒沿与外部施加的力相反的方向移动。我们解释了这一点，并在我们的模拟中看到的定性趋势，在探针粒子周围的取向秩序的破坏和由此产生的修改的主动应力。
2012-09-03 cond-mat.soft
Anomalous transport of magnetic colloids in a liquid crystal-magnetic colloid mixture
我们报告了一个广泛的分子动力学研究的平移动力学的混合系统组成的偶极软球（DSS），代表铁磁颗粒，悬浮在一个液晶（LC）矩阵。我们观察到，LC矩阵强烈修改的DSS的动态。在各向同性政权，DSS显示出交叉从subdiffusive正常扩散行为在很长一段时间内，随着增加的subdiffusive政权的偶极耦合强度的增加。在非线性体系中，由于LC粒子的集体重取向，LC矩阵对DSS链施加了圆柱形限制。这导致了DSS的扩散动力学沿纵向和亚扩散动力学（与指数$\sim 0.5$）在垂直方向。由LC矩阵提供的限制也反映了由DSS的速度自相关函数的组件在双相的振荡行为。
2018-10-11 cond-mat.soft
Anomalous cooling and overcooling of active systems
最近，对于被捕获的胶体，已经实现了热温度下的系统比温暖温度下的系统冷却得更快的现象，称为Mpemba效应。在这里，我们研究的冷却和加热过程中的自推进活性胶体使用数值模拟和理论计算的模型，可以直接在实验中进行测试。在冷却时，粒子的主动运动引起Mpemba效应。在瞬间，系统甚至可以表现出比其最终温度更小的温度，这是一种令人惊讶的现象，我们称之为活动引起的过冷。
2021-11-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colloidal electro-phoresis in the presence of symmetric and asymmetric electro-osmotic flow
我们使用最近推出的小角超外差动态光散射仪（ISAH-LDV）的带电球悬浮液中的大量电渗流的存在下，电泳运动的特征。积分模式下的操作可以获得整个电池横截面上的粒子速度分布。获得的多普勒光谱电泳流动性，壁电渗透流动性和粒子扩散系数进行评价。同时测量不同的电渗透迁移率导致不对称的溶剂流证明在一个定制的电动细胞拟合标准显微镜载玻片作为可交换的侧壁。我们的方法的范围和范围进行了讨论，证明了内部校准标准的可能性，并使用同时测量的电动迁移率的解释涉及一个不均匀的电场和复杂的溶剂流动模式的微流体泵送实验。
2018-08-21 cond-mat.soft
Anomalous fluctuations in a droplet of chemically active colloids or enzymes
本研究通过布朗动力学模拟探究化学活性胶体或酶聚集形成的活性液滴的动力学，发现其具备从类流体到类固体的多样行为及非高斯位置涨落，为理解生命系统非平衡活动的驱动机制提供了新见解。
2024-01-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
Gravitaxis of asymmetric self-propelled colloidal particles
许多能动的微生物调整它们相对于引力场的游动运动，从而抵消沉降到地面的作用。这种重力行为通常是不均匀质量分布的结果，其将微生物排列成类似于浮标。然而，也有人认为，重力轴也可能是由几何学上的前后不对称造成的，这是许多自我推进的生物体的典型特征。尽管有几次尝试，没有确凿的证据，这种不对称引起的引力运动存在。在这里，我们研究的运动的不对称自推进胶体粒子，具有均匀的质量密度和一个明确的形状。在实验和理论建模中，我们证明了形状各向异性本身就足以引起重力运动，无论是优先向上或向下游泳。此外，还观察到类似余摆线的轨迹横向于重力的方向。
2015-04-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Predicting tensorial electrophoretic effects in asymmetric colloids
我们制定了一个数值方法来预测张量的线性响应的刚性，不对称带电体施加电场。这种预测需要计算流体对运动物体和其表面附近的反荷上的斯托克斯阻力的响应。为了确定流体的运动，我们使用称为stokeslets的许多点阻力源来表示主体和反荷。找到正确的流场相当于找到与每个小炉排经历的相对速度一致的小炉排上的阻力集。该方法严格满足物体运动时不向流体传递动量的条件。我们证明了一个由1999年在其表面上分离良好的stokeslets表示的球体产生像实心球体一样的流动和阻力，精度为1%。我们发现，一个均匀带电的球体与3998身体和反电荷stokeslets遵守Smoluchowski预测\cite{Morrison}的电泳迁移率时，反电荷靠近球体。具有偶极和四极电荷分布的球体旋转和平移，如分析预测的那样，精度为4%或更高。我们描述了如何处理一般的不对称形状和电荷分布的方法。这种方法提供了一种表征和操纵来自生物学（例如病毒）和技术（例如自组装簇）的不对称带电胶体尺度物体的方法。
2017-09-21 cond-mat.soft
A theory for the effect of patch / non-patch attractions on the self-assembly of patchy colloids
在本文中，我们发展了一个热力学微扰理论来描述的自组装的斑块胶体，表现出斑块-斑块的吸引力，以及补丁/非补丁吸引。也就是说，贴片吸引其他贴片以及无贴片区域。一般来说，这些吸引作用在不同的能量尺度上起作用，这允许受控的自组装以及反常的相行为。作为应用，我们将该模型应用于液态水的研究。
2017-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
The effect of geometrical confinement on the interaction between charged colloidal suspensions
利用计算机模拟描述不对称电解质的原始模型，研究了两个平面带电壁之间的带电胶体粒子之间的有效相互作用。详细地，我们计算了作用在单个宏离子和在存在狭缝状约束的宏离子对上的有效力。对于中等库仑耦合，我们发现，这种力是排斥。然而，在强耦合条件下，力的符号取决于到板的距离和粒子间的距离。特别是，颗粒板相互作用变得强烈的吸引力小的距离，这可以解释在最近的实验中观察到的板附近的胶体晶体层的发生。
1999-04-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The electrical double layer for a fully asymmetric electrolyte around a spherical colloid: an integral equation study
针对球形大颗粒周围的完全不对称原始模型电解质，获得了超网链/平均球近似（HNC/MSA）积分方程并进行了数值求解。随后的径向分布函数显示出非常好的协议相比，我们的Monte Carlo和分子动力学模拟的球形几何形状和相对于以前的各向异性参考HNC计算在平面极限。我们报告的电位与电荷的关系，径向分布函数，平均静电势和累积减少电荷的1：1和2：2盐的大小不对称比为2的代表性情况下的分析。我们的结果整理与修改的Gouy-Chapman（MGC）和不等半径修改的Gouy-Chapman（URMGC）理论和HNC/MSA的限制原始模型（RPM）的大小不对称的影响的重要性进行评估。发现的最显著的特征之一是，\textit{contrary to the general belief}，远离零电荷点，非对称双电层（EDL）的性质不是对应于具有电荷的对称电解质的性质，即\textit{counterions do not always dominate}。这种行为表明存在一个新的现象学的EDL，真正属于一个更现实的尺寸不对称的模型，空间相关性考虑一致。这些新的特征不能用传统的平均场论如MGC、URMGC，甚至不能用基于RPM的增强形式化如HNC/MSA来描述。
2004-12-17 cond-mat.soft
Glasses of dynamically asymmetric binary colloidal mixtures: Quiescent properties and dynamics under shear
我们调查的混合效应的玻璃态的二元胶体硬球状混合物具有大尺寸的不对称性，在一个恒定的体积分数φ = 0.61。作为混合比的函数的结构、动力学和粘弹性响应反映了一种或另一种组分的笼状化之间的转变。最强的混合效果是观察到的系统中占主导地位的笼的大部分。在大球体留下的自由体积中填充大量小球体的可能性引起大球体的笼的显著变形，其变得越来越离域。这导致更快的动力学和弹性模量的大幅降低。当小球的相对体积分数超过大球的相对体积分数时，小颗粒开始形成它们自己的笼，减慢动力学并增加系统的弹性模量。大的球体成为少数，并作为杂质的顺序超出第一个邻居壳，即笼，并不直接影响粒子组织的笼水平。在这样的系统中，当施加恒定速率的剪切时，观察到玻璃的熔化，这是由于促进了与剪切诱导的结构各向异性相关的笼外扩散。
2013-03-11 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
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
Effect of collective molecular reorientations on Brownian motion of colloids in nematic liquid crystal
在布朗运动的最简单实现中，胶体球在各向同性流体中随机运动;其均方位移（MSD）随时间线性增长$\textitτ$。在取向有序流体中的布朗运动是各向异性的，MSD沿着分子取向的轴（称为指向矢）较大。我们发现，在短时间尺度下，在一个微扰的各向异性扩散也变得异常，与MSD增长慢（亚扩散）和更快（超扩散）比$\textitτ$。异常扩散发生在对应于球周围的指向矢变形的弛豫时间的时间尺度上。一旦熔体熔化，扩散就变成正常的和各向同性的。实验表明，长程取向有序的形变和涨落深刻地影响着扩散机制。
2013-11-11 cond-mat.soft
Anomalously slow attrition times for asymmetric populations with internal group dynamics
生物所表现出的多体动力学包括种群内的群体形成，以及两个对立种群之间由于竞争或冲突而产生的非平衡损耗过程。我们分析和数值计算表明，这两个动力学过程的组合产生的摩擦持续时间T的非线性依赖于人口不对称性x是在标准的质量作用理论形成鲜明对比。无论多数群体是否采用这种内部分组，少数群体的生存时间都比两个同等平衡的群体要长。添加具有预定义组大小的第三个群体允许定制T（x）。我们的研究结果与现实世界的观察结果相比是有利的。
2009-10-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Lattice-Boltzmann model for suspensions of self-propelling colloidal particles
本文提出了一种格子玻尔兹曼方法，用于模拟二维自推进（主动）胶体粒子。考虑了活性粒子表面力分布的对称性和非对称性。由一个单一的活性粒子产生的速度场，改变其方向随机，以及所涉及的不同的时间尺度的详细特征。流体中的稳态速度分布，从活动中产生的，示出偏离平衡分布相当大。
2006-01-23 cond-mat.soft
Anomalous tag diffusion in the asymmetric exclusion model with particles of arbitrary sizes
在一维非对称排斥问题的推广下，研究了标记粒子关联函数的反常行为。在这些广义模型中，硬核相互作用的范围被改变，粒子相对有序的限制被部分打破。探测这些效应的模型是尺寸为S= 0，1，2，.的颗粒的偏置扩散模型，或有效负“大小”S=-1，-2，.，以晶格空间为单位。我们的数值模拟表明，无论范围的硬核势，只要保持一定的相对有序的粒子，我们找到合适的滑动标签关联函数的波动增长随时间非常缓慢（$t^{1/3}$），当与正常的扩散行为（$t^{1/2}$）。这些结果表明，这些随机模型的临界行为是在Kardar-Parisi-Zhang（KPZ）普适类。此外，以前的Bethe-anomaly计算的动力学临界指数$z$，尺寸$S \geq 0$粒子的情况下，$S<0$和KPZ结果$z=3/2$预测的所有值的$S \in {Z}$。
2002-04-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective Thermotaxis of Thermally Active Colloids
在激光照射下，具有片状金属涂层的胶体由于对光的吸收而可以作为局部热源。虽然对于不对称胶体，这可能会引起自推进，但它也会导致产生缓慢衰减的温度分布，其他胶体可能会与之相互作用。使用随机公式研究了这种热活性颗粒的稀溶液的集体行为。结果表明，当Soret系数为正时，系统在定态下可用非线性Poisson-Boltzmann方程描述，在受限时，系统的密度分布在中间区域有明显的耗尽.对于具有负Soret系数的胶体，该系统可以描述为引力系统的耗散等价物。结果表明，在这种情况下，热活性胶体溶液可以经历一个不稳定性在临界激光强度，这与超新星爆炸的相似性。
2011-10-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Directed transport of active particles over asymmetric energy barriers
我们从理论上和数值上研究了活性胶体到目标区域的运输，由不对称的能量势垒限定。我们表明，它是可能的，以引入一个广义的有效温度，这是有关的粒子速度的局部方差。在外力场的作用下，当有效温度不均匀时，稳态概率分布可由简单的扩散方程导出。特别是，在不对称的能量势垒上的跃迁速率可以通过在势垒的两个斜率上具有不同的有效温度而不平衡。通过改变有源噪声的类型，我们发现，相等的扩散率和持续时间的值可能会产生强烈变化的有效温度，从而稳定的分布。
2015-06-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Enhanced phoretic self-propulsion of active colloids through surface charge asymmetry
该研究发现表面电荷不对称性可为产离子的化学活性胶体带来新的自泳模式，建立了定量计算相关纳米颗粒自推进速度的理论框架，为优化离子介质中活性胶体的自推进提供了新思路。
2023-05-01 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Active Matter on Asymmetric Substrates
对于在与不对称衬底相互作用的热浴中的颗粒集合，可能发生棘轮效应，其中颗粒响应于交流强迫而经历净直流运动。棘轮效应已经在各种系统中得到证实，包括胶体以及II型超导体中的磁涡旋。在这里，我们研究的情况下，活性物质或自驱动粒子与非对称基板相互作用。活性物质系统包括经历催化作用的自运动胶体颗粒、游动细菌、人工游泳者、爬行细胞和运动蛋白。我们表明，棘轮效应可以出现在这种类型的系统，即使在没有交流强迫。定向运动发生在某些粒子-基底相互作用规则下，其大小取决于粒子在转向并向新方向游动之前在一个方向游动所花费的时间量。对于严格布朗粒子，不存在棘轮效应。如果粒子从障碍物反射或从障碍物散射，根据斯涅耳定律，则不存在棘轮效应;然而，如果粒子可以与障碍物对齐或沿着障碍物移动，则产生定向运动。我们还发现，在一定的运动规律下，颗粒沿容器壁积聚，与实验一致。我们还研究了同步粒子运动的斑图形成。我们讨论了这个系统的自组装，提取工作，排序以及未来的方向，如考虑集体相互作用和植绒模型的可能应用。
2011-10-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Field driven cluster formation in two-dimensional colloidal binary mixtures
该研究模拟外电场下尺寸与电荷不对称的二元带电胶体，发现驱动力超过临界值时形成团簇，并伴随大颗粒振动中的稳定波包。
2023-04-06 cond-mat.soft nlin.PS
Extended Wertheim theory predicts the anomalous chain length distributions of divalent patchy particles under extreme confinement
具有二价吸引作用的胶态片状粒子可以自组装成线性聚合物链。它们在2D和3D中的平衡性质由Wertheim的热力学微扰理论很好地描述，该理论预测了一个定义明确的指数衰减平衡链长分布。在实验实现中，由于重力，颗粒沉降到悬浮液的底部，形成具有小于颗粒直径的重力高度的单层颗粒。根据实验，在模拟中观察到非常高的单体浓度，这还不清楚。为了解释这一观察，我们解释聚合反应发生在一个高度受限的准二维平面和扩展Wertheim热力学微扰理论定义的加成反应常数作为链长的函数。我们推导出的理论，测试它在简单的方势阱，并将其应用到实验的情况下，合成的胶体片状颗粒浸没在一个二元液体混合物，描述了一个准确的有效的临界Casimir片状颗粒的潜力。重要的相互作用参数进入理论明确计算使用的积分方法结合蒙特卡罗抽样。在没有任何可调参数的情况下，链长分布的预测与自组装粒子的显式模拟非常一致。我们讨论的方法的一般性，其应用范围。
2022-06-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elastic monopoles and external torques in nematic liquid crystal colloids
到目前为止，人们普遍认为，悬浮在液晶中的胶体粒子永远不会产生弹性单极子，因为这违反了机械平衡条件。而使指向矢场的形变随距离r^{-1}而减小的唯一途径是在胶体\cite{de_Gennes}上施加一个外力矩Γ_{ext}。在本文中，我们证明了这种说法是不完全正确的和弹性单极子，以及偶极和四极，可以诱导没有任何外部的影响，只是由粒子本身。从理论上研究了具有非对称锚定强度分布的球形胶体颗粒的行为。它表明，这样的粒子悬浮在一个crackhost可以产生指向矢变形减少为$r^{-1}$，即弹性单极，本身没有任何外部的影响。
2013-11-19 cond-mat.soft
Composition inversion in mixtures of binary colloids and polymer
理解混合物的相行为仍然是一个挑战，即使是对于可能被认为是“简单”的系统。在这里，我们考虑一个非常简单的混合物的两个胶体和一个非吸附性的聚合物物种，它可以被简化，甚至进一步的大小不对称的二元混合物，其中有效的胶体-胶体相互作用取决于聚合物的浓度。我们表明，这个基本系统具有令人惊讶的丰富的相行为。特别是，我们询问这样的系统是否仅具有液-汽相分离（如在单组分胶体-聚合物混合物中），或者另外是否可以发生两个胶体相的液-液分层。粒子分辨实验显示出类似分层的行为，但当与定制的蒙特卡罗模拟相结合时，这被证明是虚幻的，我们发现只有一个单一的液体-蒸汽过渡发生。随着聚合物浓度的增加，小颗粒向液相的逐渐迁移引起组成反转-液相中大颗粒浓度的最大值。临界附近的密度波动被发现是由较大的胶体为主。
2018-01-23 cond-mat.soft
"Diffusing diffusivity": A model for anomalous and "anomalous yet Brownian" diffusion
Wang等人[PNAS 106（2009）15160]已经发现，在几个系统中，扩散胶体颗粒的均方位移（MSD）的线性时间依赖性（典型的正常扩散）伴随着非高斯位移分布（DisD），在短时间内具有大致指数的尾部，他们称这种情况为“异常但布朗”扩散。观察到这一现象的系统的多样性要求建立一个通用模型。我们提出了这样一个模型，其中有“扩散记忆”，但没有“方向记忆”的粒子轨迹，我们表明，它导致在短时间内的线性MSD和非高斯DisD。在我们的模型中，扩散率正在经历一个（可能是有偏见的）随机游走，因此表达为“扩散扩散率”。如果扩散率的分布本身是指数的，则DisD在短时间内被预测为完全指数的，但是对于各种扩散率分布，指数仍然很好地拟合DisD。此外，我们的通用模型可以修改，以产生subdiffusion。
2014-04-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A review of shaped colloidal particles in fluids: Anisotropy and chirality
这篇评论将不对称的胶体颗粒移动通过其宿主流体的作用下，某种形式的推进。推进力可以来自外部体积力或来自外部剪切流。它也可能来自表面的外部诱导应力，由施加的化学、热或电梯度引起。所产生的运动是由被驱动的质点和被驱离的流体共同引起的。如果物体是不对称的，它们的运动和相互作用的每个方面都取决于物体的方向。该取向又响应于驾驶而改变。因此，物体的形状可以导致一系列各向同性球形粒子不可能出现的各向异性和手性运动。我们首先考虑什么方面的身体的不对称性可以影响其通过流体的漂移，特别是手征运动。接下来我们讨论通过向粒子注入外力或转矩来驱动。然后我们考虑在不注入力或扭矩的情况下驱动。这包括通过剪切流驱动和通过表面应力驱动，例如电泳。我们考虑如何依赖于时间的驱动可以诱导集体取向秩序和相干运动。我们展示了如何一个给定的粒子形状可以表示使用一个点的力量称为Stokeslet对象的组件。接下来，我们考虑各向异性推进粒子之间的相互作用，控制相互作用的对称性，以及结合粒子对的可能性。最后，我们展示了如何集体流体力学的悬浮液可以定性地改变颗粒的形状。这里讨论的不对称响应也广泛相关的主动微米级物体，如微生物的游泳推进。
2020-09-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Anomalous Multipole Expansion: Charge Regulation of Patchy, Inhomogeneously Charged Spherical Particles
电荷调节是生物和胶体系统中静电学的一个重要方面，其中电荷通常不是固定的，而是取决于环境变量。在这里，我们分析的电荷调节机制在斑片状，不均匀带电的球形粒子，如球状蛋白质，胶体，或病毒。与多极膨胀的不均匀带电的球形表面，电荷调节机制的线性近似的水平上示出，导致不同的多极矩之间的混合取决于它们的电容-相对于静电势的电荷分布的响应函数。这是在离子屏蔽存在下分子静电学的另一个异常特征。我们证明了电荷调节的影响，对几个例子的不均匀带电的球形粒子，表明它会导致显着的变化，在他们的多极矩。
2018-05-31 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Charge Effects and Nanoparticle Pattern Formation in Electrohydrodynamic NanoDrip Printing of Colloids
推进开放大气印刷技术以产生纳米级范围的特征具有重要而广泛的应用，范围从电子学到光子学、等离子体和生物学。最近，电流体动力学打印机制已经在快速滴下模式（称为NanoDrip）中被证明，其中从直径为0（1 μm）的喷嘴喷射的胶体液滴可以可控地达到比喷嘴小一个数量级的尺寸，并且可以生成类似尺寸的平面和平面外结构。尽管展示了能力，但我们对NanoDrip打印物理学重要方面的基本理解需要进一步改进。在这里，我们讨论的主题的电荷含量和运输的NanoDrip打印。我们采用量子点和金纳米颗粒分散体与专门设计的辅助非对称电场相结合，以理解沉积物中的电荷位置（颗粒与溶剂）和颗粒分布为目标，如基底上的干燥纳米颗粒图案（足迹）所示。我们表明，液滴的交流电荷可以在空间上分离时，施加一个交流电场的喷嘴。在辅助横向电场的作用下，液滴中的纳米粒子呈不对称分布，表明它们是主要的载流子。我们还表明，在胶体中的纳米粒子的配体长度影响其流动性沉积后（在固着液滴状态）。
2016-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.optics
Influence of solvent granularity on the effective interaction between charged colloidal suspensions
我们研究了溶剂粒度对两个带电胶体粒子之间的有效力的影响，通过计算机模拟的原始模型的强不对称电解质与明确添加硬球溶剂。除了分子振荡力几乎接触胶体所产生的溶剂和反离子分层，反离子被吸引到胶体表面的溶剂耗尽提供了一个简单的统计描述的水合作用。这反过来又对更大距离的有效力有重要影响，与基于原始模型的预测相比，有效力大大减少。当这些力是排斥性的，长距离行为可以描述一个有效的汤川对潜在的溶剂重整化电荷。作为胶体体积分数和添加的盐浓度的函数，这种溶剂重整化电荷的行为定性类似于通过泊松-玻尔兹曼细胞模型，但有定量的差异。另一方面，对于二价抗衡离子和纳米尺寸的胶体，水合作用可能导致相互吸引的过屏蔽胶体，而原始模型产生排斥力。所有这些新的影响可以通过溶剂平均原始模型（SPM），这是从完整的模型，通过整合出的溶剂自由度。SPM用于访问较大的胶体颗粒，而无需明确模拟溶剂。
2000-08-27 cond-mat.soft
Natural selection in the colloid world: Active chiral spirals
我们提出了一个模型系统，在其中研究自然选择在胶体世界。当在AC电场存在下与痕量的均匀胶体混合时，在将活性Janus粒子组装成旋转的风车中，在旋转方向上的对称性破缺产生螺旋的手性形状。被中心粒子锁定在一个中心旋转点，螺旋臂被发现跟踪整个集群的旋转。为了达到稳定状态，螺旋臂经历一个进化过程来协调它们的运动。因为作为风车臂的节段的所有颗粒都是自推进的，所以不对称的臂长度是容许的。这些结构的重构可以以各种方式发生，并详细分析了这种定向结构变化的各种机制。我们引入VIP（非常重要的粒子）的概念来表示，活性结构的可持续性是最敏感的，只有少数粒子在移动的自组装结构的战略位置。
2016-07-21 cond-mat.soft
Double Mpemba effect in the cooling of trapped colloids
本研究通过数值模拟与理论计算，发现陷阱胶体颗粒冷却时存在冷却时间随初始温度两次下降的双重 Mpemba 效应，并证明机器学习可预测该效应以加速复杂系统分析。
2024-06-27 cond-mat.soft
Feedback-Controlled Active Brownian Colloids with Space-Dependent Rotational Dynamics
自推进胶体的非热性质为非平衡物理学提供了新的见解。描述其轨迹的中心数学模型是主动布朗运动，其中粒子以恒定速度移动，同时由于旋转扩散而随机改变方向。虽然存在几种反馈策略来实现位置相关的速度，但旋转扩散的空间和时间控制的可能性，这是由热波动决定的，仍然没有开发。在这里，我们解耦旋转扩散热噪声。使用外部磁场和离散时间反馈回路，我们调整的旋转扩散率的活性胶体以上和以下的热值的意愿和探索丰富的现象，包括异常扩散，定向运输，和本地化。这些发现为活性物质的控制增加了一个新的维度，对从最佳运输到智能材料的广泛学科都有影响。
2020-06-14 cond-mat.soft
Rational design and fabrication of versatile active colloidal molecules
活性胶体，也称为人工微泳者，是自推进的微米和纳米颗粒，其凭借其形状或组成的不对称性将均匀的燃料源（例如化学品）或均匀的外部驱动场（例如磁场或电场）转化为定向运动。这些材料目前因两种主要的最终用途而吸引了大量的科学关注。首先，活性胶体是典型的内部驱动的，不平衡的系统，它们的研究导致了新的新兴材料特性，如群集和活性结晶。其次，它们有望被用作从医疗到环境应用具有巨大潜力的微纳米器件。然而，目前活性胶体的制造在材料、几何形状和运动模式的可编程性方面受到限制。在这里，我们使用顺序毛细作用辅助颗粒组装（sCAPA）将不同材料的微球连接成规定形状的簇（“胶体分子”），其可以由不对称的电流体动力学流动提供动力而主动平移、循环和旋转。几何形状和组成的进一步工程设计提供了在外部触发下切换运动或执行简单拾取和运输任务的活性胶体。我们的制造策略使物理学家和工程师能够设计和创建定制的活性胶体，以探索活性物质中的新基本现象，并研究与未来应用兼容的材料和推进方案。
2017-01-27 cond-mat.soft
Anisotropic memory effects in confined colloidal diffusion
在流体动力学记忆是显着的时候，一个光学捕获的球附近的壁的运动进行了研究。首先，我们量化，在散装，所产生的限制对球体的速度自相关函数$C(t)$的捕获潜力的影响。接下来，我们研究了当球体朝向表面时，$C(t)$分裂成$C_\parallel(t)$和$C_\perp(t)$。因此，我们监测的交叉，从一个缓慢的$t^{-3/2}$长时间的尾巴，远离墙壁，一个更快的$t^{-5/2}$衰减，由于流体动力学回流和壁效应之间的微妙的相互作用。最后，我们讨论了由此产生的非对称的时间依赖的扩散系数。
2008-05-21 cond-mat.soft
Correlated diffusion of colloidal particles near a liquid-liquid interface
利用光学显微镜和多粒子跟踪技术研究了油水界面附近准二维胶体粒子的互相关扩散。结果表明，界面对关联扩散的影响是不对称的。在粒子中心连线上，界面增强了相关扩散系数${D}_{\|}(r)$的幅值，但对${D}_{\|}(r)$的衰减速率几乎没有影响。在垂直于该线的方向上，在短的颗粒间分离$r$下，${D}_{\bot}(r)$的衰减速率增强。这种增强效果在长$r$时减弱。此外，在长$r$处，$D_{\|}(r)$和$D_{\bot}(r)$均不依赖于胶体面积分数$n$，这表明在该区域颗粒间的流体动力学相互作用（HI）主要由通过周围流体的HI决定.然而，在短$r$下，$D_{\bot}(r)$依赖于$n$，这表明HI更多地来自2D颗粒单层自身。
2013-04-14 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
Machine-Learned Many-Body Potentials for Charged Colloids reveal Gas-Liquid Spinodal Instabilities only in the strong-coupling regime of Primitive Models
Utrecht University（乌得勒支大学）
通过机器学习势模拟，发现带电胶体仅在强耦合静电相互作用区域出现类电荷吸引和气-液旋节线不稳定性，而弱耦合Poisson-Boltzmann区域则无此现象。
2026-06-26 cond-mat.soft
Pair Interaction of Catalytically Active Colloids: From Assembly to Escape
报道了两种自推进胶体的动力学和运动轨迹。胶体的自主运动是由于在其表面上不对称地发生的催化化学反应，该反应在颗粒周围产生相互作用的溶质的浓度梯度并驱动颗粒推进。我们考虑两个球形粒子与对称的催化帽延伸超过当地的极角$θ^1_{cap}$和$θ^2_{cap}$从中心的活动部门，否则静止的流体。采用解析-数值相结合的方法求解Stokes流型下的耦合传质方程和流体力学方程。随后的胶体对轨迹由反应覆盖率$θ^j_{cap}$和它们相对于彼此的初始相对取向控制。我们的分析表明两种可能的情况下对催化自推进粒子的轨迹：要么粒子的方法，接触和组装或他们相互作用，远离对方（逃逸）。对于任意运动的胶体，它被发现，粒子的旋转方向是决定逃逸或组装的情况下的关键因素。基于分析，绘制了作为活性覆盖率和它们的初始相对取向的函数的催化活性颗粒的成对轨迹的相图。我们相信这项研究对阐明自泳自推进胶体的集体行为具有重要意义。
2015-10-11 cond-mat.soft
The glass transition of soft colloids
我们探讨了软胶体的玻璃化动力学微凝胶和带电粒子相互作用的空间和屏蔽库仑相互作用，分别。在过冷制度，结构弛豫时间$τ_α$的两个系统的急剧增长的体积分数，让人想起的胶体硬球的行为。计算机模拟证实了$τ_α$在接近玻璃化转变时的生长与颗粒的柔软度无关。相比之下，当系统失去平衡时，在非常大的填充分数下，柔软度变得相关。在这种非平衡状态下，$τ_α$对填充分数的依赖性非常弱，并且时间关联函数表现出与应力驱动松弛一致的压缩指数衰减。过渡到这种新的制度与发病的异常减少的局部秩序与密度增加的超软系统的典型。我们建议，这些奇特的动力学的结果从组合的非平衡老化动力学预期在玻璃态和胶体相互作用的趋势，通过软电位refred在高包装分数。
2017-12-07 cond-mat.soft
Optical extinction, refractive index, and multiple scattering for suspensions of interacting colloidal particles
我们提供了一个一般的微观理论的散射截面和折射率的相互作用的胶体粒子的系统，精确地在二阶的分子极化率。特别是：a）我们证明了悬浮液的结构特征通过多重散射效应被编码到前向散射场中，多重散射效应的贡献对于所谓的“光学定理”在存在相互作用的情况下的成立是必不可少的; b）我们研究了辐射反应对光消光的作用; c）我们在有效介质理论的框架下讨论了我们的结果，给出了有效折射率的一般结果，无论悬浮液的结构特性如何，在粒子远大于波长的限制下; d）通过讨论强相互作用的悬浮液，我们揭示了悬浮液折射率的微妙异常色散效应。
2014-07-21 cond-mat.soft
Asymmetric Exclusion Process in a System of Interacting Brownian Particles
我们研究了一个连续空间版本的完全不对称简单排斥过程（TASEP），由相互作用的布朗粒子在周期性的外部势的驱动力。粒子以$α$的速率插入最左边的位点，以单位速率跳到右边，并以$β$的速率从最右边的位点移除。我们的研究动机是最近的实验胶体粒子在光镊阵列。外部电势的形式由这样的阵列产生。粒子大部分时间都在势能极小值附近，近似于格子气中的情况;短程排斥相互作用阻止两个粒子占据同一个势阱。一个恒定的驱动力，代表斯托克斯阻力的颗粒悬浮在一个移动的流体，导致偏置运动。通过数值积分的朗之万方程和动态蒙特卡罗模拟，我们的结果得到的密度分布和电流，表明连续空间模型表现出类似于在晶格模型中观察到的相变。然而，由于我们的模型中缺乏粒子-空穴对称性，这种对应并不精确。
2010-02-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics and Separation of Circularly Moving Particles in Asymmetric Patterned Arrays
有许多驱动和活性物质系统的例子，这些系统含有表现出具有不同手性的圆周运动的颗粒，例如表面附近的游动细菌或某些类型的自驱动胶体颗粒。被动粒子的圆周运动也可以通过外部旋转驱动器来诱导。在这里，我们研究的粒子，在圆圈中移动，并与不对称的L形障碍物的周期性阵列相互作用。我们发现一系列的动态阶段作为游泳半径的函数，包括政权的粒子运动被整流，产生净直流运动。整流的方向随游动半径而变化，允许分离具有不同游动半径的颗粒。具有相同游动半径但不同手性的粒子也可以在衬底上沿不同方向运动并被分离。整流发生在对应于周期性轨道的游动半径的特定窗口中，在该周期性轨道中，粒子在每个旋转周期中与屏障相互作用一次或多次。整流效应对热效应或扩散效应的增加是鲁棒的，并且在某些情况下甚至被这些效应增强。
2013-07-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Asymmetric limit cycles within Lorenz chaos induce anomalous mobility for a memory-driven active particle
本文通过向映射为洛伦兹系统的记忆驱动活性粒子模型施加微小偏置力，揭示了混沌海中非对称极限环的分离与迁移机制，从而同时实现巨负迁移率和巨正迁移率。
2024-10-18 cond-mat.soft nlin.CD physics.flu-dyn
Nonequilibrium relaxation of soft responsive colloids
本文提出响应性胶体的平均场动力学密度泛函理论，研究时变外场下平动与构象耦合的非平衡弛豫，发现外势开关过程中积分观测量呈时间不对称弛豫，并可由平动与构象扩散时间尺度比调控。
2024-07-01 cond-mat.soft
