Biaxial nematic and smectic phases of parallel particles with different cross sections
本文计算了由五种不同截面的双轴粒子组成的单组分流体的相图。主粒子轴的方向在空间中是固定的，而第二轴可以自由旋转。我们构造了一个基于基本测度理论的自由能量密度泛函，研究了具有单轴、双轴和四轴对称性的双晶相和近晶相的相对稳定性。密度泛函的最小化使我们能够研究双轴粒子的相行为作为横截面几何形状的函数。对于低的颗粒截面的纵横比的值，我们得到的近晶相与四次对称，虽然相对于晶体亚稳，我们的MC模拟研究表明。对于大颗粒的纵横比，并与以前的工作[Phys.Chem.Chem.Phys.5，3700（2003）]类似，我们发现了一个四相点，其中对应于不同对称性的相之间的相变的四个旋节线相遇在一起。该点的位置对颗粒截面非常敏感，这表明优化颗粒几何形状可以是胶体颗粒设计中的有用标准，该胶体颗粒可以表现出相对于具有空间顺序的其他竞争相的双轴取向相的增加的稳定性。
2008-06-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Topological fine structure of smectic grain boundaries and tetratic disclination lines within three-dimensional smectic liquid crystals
观察和表征受外部约束的液晶的复杂有序现象对化学家和物理学家都构成了持续的挑战。为了阐明当近晶相液晶的内在位置顺序开始发挥作用时出现的微妙平衡，我们进行了蒙特卡罗模拟的棒状粒子在一系列腔与圆柱对称。基于最近的见解近晶取向晶界的拓扑结构在两个维度上，我们分析了新兴的三维缺陷结构的四次对称的角度。使用一个适当的三维四次序参数构造的Steinhardt序参量，我们表明，这些晶界可以被解释为一对四次向错线，位于边缘上的晶畴边界。因此，我们揭示了三维受限近晶晶界的精细结构。
2022-01-05 cond-mat.soft math-ph math.MP
Sedimentation profiles and phase stacking diagrams in polydisperse hard rounded rectangle fluids
German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心）；Universität Bayreuth（拜罗伊特大学）；Institut für Theoretische Physik, Universität Tübingen（蒂宾根大学理论物理研究所）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Universidad Carlos III de Madrid（卡洛斯三世马德里大学）
本文利用基于标度粒子理论的密度泛函方法研究多分散硬质圆角矩形流体的沉降行为，揭示了由粒子多分散性与重力耦合产生的复杂多相堆叠、倒置堆叠及重入堆叠现象。
2025-11-10 cond-mat.soft
Topological Order in an Antiferomagnetic Tetratic
研究了二维反铁磁体中的晶格熔化。我们认为，足够强的磁相互作用，单晶格位错是禁止由于磁挫折。这导致熔化的情况下，四相，自由位错对和绑定向错组成，分离的固体从液相。我们证明了这一阶段的数值限制在平行板之间的硬球系统，其中自旋表示的高度的领域。我们发现，在四阶相，自旋是反铁磁有序的，因为它们的空间配置允许。
2021-11-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Universality of the close packing properties and markers of isotropic-to-tetratic crossover in quasi-one-dimensional superdisk fluid
本文研究了硬超盘准一维系统的平衡态，发现随密度增加系统从准各向同性连续转变为四重对称相，并揭示了密堆积行为中压力、角度涨落和角度关联长度指数间的两个普适且与形状无关的关系。
2024-12-05 cond-mat.soft
Orientational ordering in a fluid of hard kites: A density-functional-theory study
利用密度泛函理论，我们从理论上研究了硬风筝--两个等腰三角形通过它们的公共底相连的均匀相的取向性质。使用两种近似值：标度粒子理论，和一种新的方法，更好地近似二维硬粒子的第三维里系数。通过改变风筝的一些几何参数，风筝可以变成正方形、菱形、三角形，也可以变成非常细长的颗粒，甚至达到硬针极限。因此，硬风筝的流体，取决于颗粒形状，可以稳定各向同性，双相，四相和三相。不同的相图计算，包括菱形，风筝与他们的两个相等的内角固定到$90^{\circ}$，$60^{\circ}$和$75^{\circ}$。风筝与他们的不等的角度之一固定到$72^{\circ}$，最近已经通过蒙特卡罗模拟研究，也被认为是。我们发现，菱形和风筝有两个相等的直角，而不是太大的不等稳定的四次相，但后者稳定它到一个更高的程度。相比之下，风筝有两个相等的内角固定在$60^{\circ}$在一定程度上稳定triatic阶段，虽然它是非常敏感的粒子几何形状的变化。风筝与两个相等的内角固定到$75^{\circ}$有一个相图与四次和triatic阶段，但我们表明不存在的颗粒形状，这两个阶段是稳定的，在不同的密度。最后，通过与蒙特卡罗模拟的情况下，其中一个不相等的角度是固定的$72^{\circ}$相比，新的理论在风筝的取向顺序的描述的成功。这些颗粒还呈现具有稳定的四次相和三次相的相图。
2020-10-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Novel mesophase behavior in two-dimensional binary solid solutions
蒙特卡罗模拟用于研究硬盘与正方形的二元混合物的组装，其中组分具有优化其共组装成组成无序固体的尺寸比。据观察，随着固体结晶性的增强区域，从盘状到方形的行为发生了连续的过渡，通过一种新的马赛克（M）相，无缝地桥接区域的六方中间相的磁盘和四方中间相的正方形。M相具有散布的四方体、六方体和菱形状局部有序的簇。
2020-04-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Compression- and Shear-Driven Jamming of U-Shaped Particles in Two Dimensions
我们进行数值模拟软，U形，无摩擦粒子在$d=2$尺寸，以探讨复杂的粒子形状的干扰过渡的影响。我们认为这两种情况下，均匀的压缩驱动和剪切驱动的堵塞作为包装分数$ϕ$和压缩或剪切速率是变化的。在缓慢压缩时，发现当均衡条件满足时发生堵塞。在驱动稳态剪切下，在比压缩中观察到的更高的填充分数$ϕ_J$下发生堵塞。随着$ϕ$向$ϕ_J$方向增加，弛豫时间和平移相关长度都在增加。我们考虑了剪切流引起的粒子的取向有序和旋转。发现了双有序和四有序，但随着$ϕ$增加到$ϕ_J$，这些顺序降低。在干扰转变时，取向有序进一步减小，而四次有序增加，但取向相关长度始终保持较小。发现粒子的平均角速度随着$ϕ$的增加而增加，饱和到刚好低于$ϕ_J$的平台，但是随后随着$ϕ$增加到高于$ϕ_J$而再次增加。
2015-01-23 cond-mat.soft
Role of length-polydispersity on the phase behavior of freely-rotating hard-rectangle fluid
我们使用的密度泛函形式主义，特别是缩放粒子理论，适用于长度多分散硬矩形流体，研究其相行为的平均颗粒纵横比（$κ_0$）和多分散性（$Δ_0$）的函数。通过将具有无限自由度的原始问题转化为密度分布的矩的傅立叶展开的振幅的有限组方程，计算共存方程的数值解。我们将研究分为两个部分：第一部分致力于计算固定$Δ_0$的堆积分数（$η_0$）- $κ_0$平面中的相图，并选择具有指数（Schulz分布）或高斯衰减的母分布函数。第二部分研究了固定$κ_0$，改变$Δ_0$时，$η_0$-$Δ_0$平面内的相位行为.我们详细描述了粒子的取向有序性和共存相之间不同物种的分馏。我们还研究了各向同性向列相变作为多分散性的函数的字符（二阶与一阶）。我们特别关注作为$κ_0$和$Δ_0$的函数的四相的稳定性。当多分散性增加时，各向同性-向列相转变变得强烈的一阶：共存间隙变宽并且三临界点的位置移动到较高的$κ_0$值，而四相相对于向列相稍微不稳定。这里得到的结果可以在实验中进行测试的颗粒棒的振荡单层。
2017-02-07 cond-mat.soft
Liquid crystals of hard rectangles on flat and cylindrical manifolds
利用经典的密度泛函理论的冻结和Monte Carlo计算机模拟，我们探讨了液晶相行为的硬矩形平板和圆柱形流形。此外，我们还研究了静态外场的作用，它耦合到矩形的方向，使它们朝向一个优选的方向。在平坦和无场的情况下，体相图涉及稳定的各向同性，双晶，四晶和近晶相，这取决于颗粒的纵横比和数密度。外场使过渡线显著地移动，并以四次相为代价产生二次相。在一个圆柱形流形上，我们观察到倾斜的类近晶序，这是通过在圆柱体周围包裹一个近晶层获得的。我们发现在一般情况下，我们的密度泛函计算和粒子分辨的计算机模拟之间的良好协议，并提到可能的设置，以验证我们的预测在实验中。
2017-10-13 cond-mat.soft
Emergence of mixed orientational ordering in quasi-one-dimensional superdisk and superball fluids
该研究通过传递算子方法在准一维硬非球形体流体中发现了一种空间均匀但取向有序的混合取向结构，其稳定条件为平行与垂直取向边长相等且相邻侧面曲率不同，而微小拉伸会破坏该有序。
2025-10-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Computational Phase Transitions in Two-Dimensional Antiferromagnetic Melting
该研究在二维反铁磁晶体位错介导熔化背景下，通过算法构建交错磁化强度区分AF与PM四重相区域，揭示了经典统计物理系统中依赖于算法和不依赖算法的计算相变。
2024-07-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A new mechanism of structural transition in 2D Hertzian spheres in the presence of random pinning
利用分子动力学模拟方法研究了随机钉扎效应对具有Hertz势的二维$α=5/2$体系相图和熔化过程的影响。首次证明了随机钉扎可以从根本上改变不同晶相之间的一级相变机制（三角形和正方形）通过产生六次和四次相：三角形晶体到六方晶的转变是连续Berezinskiii-Kosterlitz-无晶（BKT）型的，六方晶到四方晶的转变是一级的，最后，从四方晶体到四方晶体的连续BKT型转变。
2021-03-15 cond-mat.soft
Non-equilibrium steady states, coexistence and criticality in driven quasi-two-dimensional granular matter
利用分子动力学模拟研究了准二维约束条件下非弹性无摩擦球的非平衡稳态振动。在密度-振幅平面上的相图显示出一个流体状的无序相和一个具有三重对称性的有序相，以及两者之间的相共存。一个动力学机制存在，带来亚稳态的旅行团簇，同时稳定的团簇与各向异性的形状在低振动幅度。此外，有一个正方形的双层状态，它是连接到流体的BKTHNY型两步熔融与中间四相。详细研究了这两个连续跃迁的临界行为。对于流体-四次相变，得到了$\tildeγ=1.73$、$η_4 \approx 1/4$和$z=2.05$的临界指数.
2019-02-12 cond-mat.soft
Orientational ordering in hard rectangles: The role of three-body correlations
研究了三体关联对硬矩形二维流体相行为的影响。第三维里系数，$B_3$，通过状态方程，恢复平行硬矩形缩放粒子理论。这个系数，一个功能的取向分布函数，通过蒙特卡罗积分计算，使用一个准确的参数化分布函数，在1-25的范围内的各种颗粒的纵横比。从所得到的状态方程计算的自由能的分叉分析被施加到找到各向同性（I）-单轴双（N $_u$）和各向同性四（N $_t$）旋节，并研究这些相变的顺序。我们发现，相对于各向同性相的N $_t$相的相对稳定性增强了通过引入$B_3$。最后，我们已经计算出完整的相图使用变分程序和比较的结果与从缩放粒子理论和蒙特卡罗模拟进行硬矩形与各种纵横比。我们提出的状态方程的预测，关于各向同性和取向有序相之间的过渡密度小的纵横比是在公平的协议与模拟。此外，临界纵横比低于该N $_t$阶段变得稳定，预计将增加由于三体相关性，虽然相应的值被低估的模拟。
2006-05-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Competition between shape anisotropy and deformation in the ordering and close packing properties of quasi-one-dimensional hard superellipse fluids
本研究通过调节形变参数和纵横比，揭示准一维硬超椭圆流体中形状各向异性与形变对有序化及密堆积的竞争机制，发现密堆积指数仅依赖形变参数且具有普适性。
2025-10-07 cond-mat.soft
Clustering in vibrated monolayers of granular rods
研究了高填充率下圆形容器中垂直振动单分子层颗粒的有序性。与其他小组以前的工作，我们确定液晶有序行为类似的二维硬矩形颗粒受到热平衡波动。然而，由于耗散，颗粒系统中的颗粒更倾向于聚集成平行排列。这些团簇表现为长寿命“超粒子”的多分散混合物，系统行为的某些方面可以通过对这些“超粒子”应用基于两体相关的平衡硬矩形的平均场论来理解。颗粒系统的许多其他特征是不同的：（i）对于小颗粒的长宽比$κ$，我们确定在中等包装分数和近晶波动在较高的包装分数的四阶有序，与两个状态之间没有急剧的转变。这两种类型的排序都可以用聚类来解释。(ii)对于大的$κ$，强大的集群排除单轴的稳定性，和系统表现出的随机取向的集群的混合物，作为包装分数增加，发展成近晶波动的状态，再次通过扩散过渡。(iii)涡激发的速度场的竞争与近晶有序，造成动态波动和稳定状态的情况下，在高密度的四次状态，相比之下，是非常僵硬的对涡，长期稳定的状态，空间和取向均匀，除了四个对称的缺陷位于靠近墙壁，可以观察到。
2017-01-18 cond-mat.soft
Liquid crystalline states for two-dimensional electrons in strong magnetic fields
基于二维熔融的Kosterlitz-Halperin-Nelson-Young（KTHNY）理论和Laughlin态与二维单组分等离子体（2DOCP）的类比，研究了在单个Landau能级（LL）下液晶态的可能性.我们引入了多体试探波函数，这些波函数是对称不变的，但在相应的填充因子$ν= 1/3$，1/5和1/7的价LL下具有2重（即{\em}），4重（{\em四次}）或6重（{ \em六次}）破缺旋转对称性。我们发现，上述液晶态表现出软电荷密度波（CDW）的基础上的非线性不变的状态，但这是被量子涨落破坏。通过蒙特卡罗（MC）模拟，我们确定，对于相当多的各种相互作用势，各向异性状态是积极不利的最低和第一激发LL的（与指数$L = 0, 1$），而在第二激发LL（$L = 2$）的各向异性是有利的。
2003-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
A two-dimensional nematic phase of magnetic nanorods
我们报道了一种混合中间相，它由非离子表面活性剂双层层状相之间的磁性纳米棒组成。磁场诱导的纳米棒的有序性的实验测量和建模的二维Onsager理论，包括第三维里系数。纳米棒被强烈地限制在层中，从一层到下一层没有取向耦合。在高体积浓度下，它们表现出自发的面内取向有序，并形成一个独立的二维有序体系的堆栈。这种各向同性-相变是一级的。
2015-04-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Long-Range Nematic Order in Two-Dimensional Active Matter
在两个空间维度的工作，我们表明，出现自推进的极性粒子对齐向列的取向顺序是准远程超出$\ell_{\rm r}$，规模相关的诱导速度反转，这是典型的非常大，往往甚至无法测量。在$\ell_{\rm r}$以下，订单为远程订单。我们构建和研究这个事实上的阶段的流体动力学理论，并表明它的结构和对称性不同于传统的主动向列相描述。我们检查数值我们的理论预测，特别是存在的$π$对称传播的声音模式，并提供估计的所有标度指数管理远程时空相关性。
2021-04-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Demixing behavior in two-dimensional mixtures of anisotropic hard bodies
缩放粒子理论的硬discorectangles和硬矩形的二元混合物的二元混合物被用来预测可能的液晶分层方案在两个维度。通过从各向同性相的分叉分析，它表明，各向同性的分层是可能的，在二维液晶混合物的硬凸体。这种分叉分析测试对严格计算的相图的框架中的限制取向的二维模型（Zwanzig模型）。通过取向分布函数的参数化计算了硬圆盘矩形二元混合物的相图。结果表明，对于硬磁盘和硬磁盘矩形的混合物，不仅存在各向同性的向列分层，而且还存在以临界点为终点的向列分层，以及各向同性的向列-向列三相点。
2005-09-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hexatic phase and water-like anomalies in a two-dimensional fluid of particles with a weakly softened core
我们研究了二维流体中粒子通过球对称和轻微软二体排斥相互作用。该模型可以存在于三种不同的晶相中，其中一种具有正方形对称性，另两种具有三角形对称性。我们表明，虽然三角形固体第一次融化成六角流体，正方形固体加热时直接转化为各向同性流体通过一阶过渡，没有中间的四次相。在低压下，三角形和正方形晶体的熔化在温度不太低的情况下是可重入的，但在一定压力范围内不需要两个竞争的最近邻距离。整个光谱的水状流体异常完成了这个模型的潜力。
2012-09-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical Scaling In Two Dimensional Quenched Uniaxial Nematic Liquid Crystals
本文用胞元动力学方法研究了二维单轴相变的相序动力学。发现系统从T=无穷大猝灭后的动力学行为具有类似于二维O（2）模型（从Kosterlitz -无相变温度以上猝灭）的渐近增长律，即L（t）~ t/ln（t/t0 ^{1/2}（非普适时标t0）.我们得到了真正的渐近极限的增长规律进行我们的模拟足够长的时间。拓扑稳定的1/2向错点的存在反映在所观察到的结构因子的大动量依赖性k ^{-4}中。关联函数也与二维O（2）系统的关联函数的理论预测相吻合。
2005-03-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Coexistence of defect morphologies in three dimensional active nematics
研究三维活性向列液晶中活性应力对向错线形态的全局影响，通过缺陷检测算法和数值模拟揭示活性选择交叉长度尺度，并发现规则缺陷环与环绕型缺陷线共存且长度标度关系不同。
2023-07-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Exotic liquid crystalline phases in monolayers of vertically vibrated granular particles
本文结合理论、实验与模拟研究垂直振动颗粒单层中的奇异液晶相，揭示三角形和圆柱颗粒的高阶 $p$-atic 序、拓扑缺陷及密度泛函理论的局限。
2022-11-16 cond-mat.soft
Persistence Exponents and Scaling In Two Dimensional XY model and A Nematic Model
本文用数值模拟方法计算了二维XY模型和二维单轴自旋模型的T=0猝灭动力学的持久指数。从初始时间t=0开始到特定时间t，局域自旋分量的符号不改变的位置持续性或概率被发现以L（t）^-θ（L（t）是线性畴长尺度）衰减，其中θ对于二维XY模型为0.305，对于二维单轴自旋模型为0.199。我们还研究了在这两个模型中的相关的持久性网站的缩放（在后期的相位排序）。持久性相关长度的增长方式与L（t）相同。
2005-04-07 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Magnetic Nanoparticles in a Nematic Channel: A One-Dimensional Study
我们研究了一个铁磁悬浮液或悬浮的磁性纳米粒子在各向异性介质中，在三个不同的一维变分设置，有序的复杂性增加。这三个模型的特点是由一个能量，磁能和磁-磁耦合能量和实验观察到的图案建模为局部或全局能量最小。在我们的模型中，我们数值观察到弱到中等磁致伸缩耦合的具有不同磁化状态的多畴。我们证明了这些多结构域通过降低温度而稳定（如Mertelj等人，2013），并且多畴结构随着磁-磁耦合的增加而失去稳定性。一些精确的解决方案原型的情况下也得到了。
2018-09-12 cond-mat.soft
Two-dimensional nematics in bulk and confined geometries
二维向列相具有特殊的性质，最近已经使用计算机模拟和各种理论模型进行了研究。在这里，我们回顾了我们自己的贡献领域使用密度泛函理论，并提出了一些初步的模拟结果限制二维向列相。首先，我们讨论了可能的稳定体相和相图以及相和颗粒几何形状之间的关系。然后，我们探讨了在一个单一的基板上的吸附性能和所产生的限制效果时，流体被限制在平行的墙壁之间。接下来，限制在圆形腔，这种几何形状使我们能够测量一些最简单的缺陷，出现在二维向列相的属性。最后，初步的蒙特卡罗模拟结果显示在圆形几何约束向列相。
2012-07-13 cond-mat.soft
Topological structure and dynamics of three dimensional active nematics
点状能动拓扑缺陷控制着从摇动的颗粒棒到细胞单层的各种二维活性向列相的普遍动力学。在更高的维度上，类似的理解还没有出现。我们报道了通过在被动胶体液晶中分散可伸展的微管束来创建三维主动向列相。光片显微镜揭示了毫米级结构的活性向列相与一个单一的束分辨率和时间演变的相关的双指向矢字段。三维活性向列相的主导激发是扩展的电荷中性向错环，其经历复杂的动力学和复合事件。这些研究引入了一类新的非平衡系统，其类似于混沌的动力学来自内部产生的主动应力，混沌流和组成缺陷的拓扑结构之间的相互作用。
2019-09-03 cond-mat.soft
Colloids in Two-Dimensional Active Nematics: Conformal Cogs and Controllable Spontaneous Rotation
该研究利用共形映射分析浸入二维活性向列相中的倾斜锚定圆盘与手性齿轮，揭示自发推进、取向依赖手性和持续旋转机制，并给出可控旋转胶体的设计原则。
2023-07-11 cond-mat.soft
Isotropic-Nematic transition of long thin hard spherocylinders confined in a quasi-two-dimensional planar geometry
我们提出了计算机模拟细长硬球柱在一个狭窄的平面狭缝。我们观察到从各向同性的过渡到一个准长程取向顺序时，增加密度的α相。这种相变本质上是二维的，并且是Kosterlitz-无相变类型。发生这种转变的有效二维密度随着板分离而增加。我们定性地比较了我们的一些结果与实验中的微管被限制在一个薄缝，这给了这项工作的原始灵感。
2003-03-07 cond-mat.soft
Effect of clustering on the orientational properties of a fluid of hard right isosceles triangles
最近的研究表明，硬直角三角形流体具有四重和准八重（八度）取向对称性。然而，二维各向异性流体的标准密度泛函理论，基于两体相关性，并扩展到包含三体相关性，未能描述这些对称性。为了解释八度对称性的起源，我们假设强的粒子聚集是一个关键因素。我们使用缩放粒子理论来分析硬直角三角形和正方形的四种二元混合物，其中三种是单组分流体的极端模型，其中直角三角形可以作为单体实体与三角形二聚体，正方形二聚体或正方形四聚体一起存在。相图表现出丰富的现象学，与分层和三相共存。更重要的是，在某些情况下，三角形的取向分布函数在相对粒子角0、$π/2,$和$π$处具有同样高的峰，表示四重四阶，但也有位于$π/4$和$3π/4$处的次峰，这是八重八阶的特征。此外，我们扩展的二元混合物模型的四元混合物组成的四种类型的集群：单体，三角形和正方形的二聚体，和正方形的四聚体。该混合物使用比例粒子理论在固定簇分数的限制下进行分析。除了明显的四阶相促进四聚体，我们发现，对于某些集群组合物，单体的总取向分布函数可以表现出准八倍（八度）对称性。该研究提供了证据的重要性的集群来解释特殊的取向性质的液晶相在一些二维流体。
2022-01-18 cond-mat.soft
Spectral energy analysis of bulk three-dimensional active nematic turbulence
本文采用连续介质数值模拟方法对三维块状主动湍流进行了能谱分析。具体来说，我们计算的两个主要的能量贡献-动能和弹性能-的频谱，并结合这与几何分析的三阶和流场，基于直接缺陷跟踪和计算的自相关。我们发现，积极的反弹性能量集中在相应的规模的有效缺陷-缺陷分离，缩放活动为$\simζ^{0.5}$，而动能是最大的，通常是几个100 μ m的相关长度在较大的尺度。向列双轴性被证明在大多数长度尺度上对主动湍流没有作用，但在主动缺陷核尺寸尺度上可以影响一个数量级的非线性弹性能量。探讨了外部对准场对3D主动湍流的影响，显示了从有效主动湍流到对准状态的过渡。这项工作的目的是提供一个贡献，了解活跃的湍流在一般的三维，从主要的能源相关机制的角度在不同的长度尺度的系统。
2020-09-14 cond-mat.soft
Note: Formation of the nematic splay-bend in two-dimensional systems of bow-shaped particles
最近，Tavarone等人（J.Chem.Phys.143，114505（2015））讨论了由三根针组成的锯齿形和弓形颗粒的相行为。作者提出了非常有趣的结果，广泛的蒙特卡罗模拟与周期性的边界条件，在恒定的NVT和恒定的NPT合奏。除了各向同性、非晶相和近晶相之外，他们还确定了一种调制的非晶相，这实际上是非晶核系统长期预期的展曲-弯曲相（$N_{SB}$）（Europhys. Lett. 56，247（2001））。他们还用平均场近似下的密度泛函理论描述了各向同性-向列相和向列相-近晶相的转变。但是，作者没有提供$N_{SB}$的理论描述。在这里，我们提出了一个简单的理论相变的$N_{SB}$阶段，以填补空白。在我们的研究中，我们使用Onsager型密度泛函理论与完美的顺序近似和调制结构的Meyer参数化。我们提出的结果为任意比例的中心和侧段的长度和开口角度的弓形颗粒。
2018-02-02 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
Activity gradients in two- and three-dimensional active nematics
我们数值研究如何在二维和三维的空间变化的伸缩性主动应力影响散装主动的双折射系统。在没有缺陷的情况下，活性梯度驱动流动，其重新定向磁指向矢场，从而充当有效的锚定力。在高活性下，产生缺陷，并且系统过渡到活性湍流，一种以强涡度为特征的混沌流状态。我们发现，在二维（2D）系统中的主动扭矩鲁棒地对齐$+1/2$缺陷平行于活动梯度，缺陷的头部指向收缩区域。在三维（3D）主动向列学中，由于作用在线段上的主动转矩，向错线优先位于垂直于活动梯度的平面中。缺陷结构在垂直于线切线的平面中的平均取向取决于缺陷类型，其中楔形$+1/2$缺陷平行于活性梯度排列，而扭曲缺陷反平行排列。了解活性体液对活性梯度的反应是将物理理论应用于生物学的重要一步，其中活性应力的空间变化影响发育中胚胎的形态发生过程，并影响生长中细胞聚集体（如肿瘤）的流动和变形。
2022-06-13 cond-mat.soft
Fluctuating Nematic Elastomer Membranes: a New Universality Class
本文研究了平面内对称性自发破缺的弹性体膜的平面相。这种状态的特点是简单剪切和软横声子的弹性模量为零。在简谐水平下，面内取向（面内取向）序对热涨落是稳定的，热涨落导致短程面内平移（声子）关联。为了处理热涨落和相关的弹性非线性，我们介绍了两个推广的二维膜在三维空间中的任意D-维膜嵌入在d-维空间，并分析其异常弹性在D=4的扩展。我们发现了一个新的稳定的不动点，控制长尺度性能的弹性体膜。它的特征在于奇异的平面内弹性模量，其作为相关的反比长度尺度的幂律eta_lambda=4-D而消失（例如，波矢量）和有限的弯曲刚度。我们的预测在4维附近是渐近精确的。
2003-02-01 cond-mat.soft
Photoalignment at the nematic liquid crystal - polymer interface: experimental evidence of three-dimensional reorientation
我们提供的实验证据表明，光致取向在双液晶（NLC）-聚合物界面不能简单地被认为是一个二维的过程。此外，我们的实验清楚地表明，光取向过程不依赖于NLC材料的单独属性和界面聚合物的单独属性。根据我们的测量，聚合物和NLC层“彼此感应”，即，聚合物-液晶界面应视为一个耦合系统，其中两个组分相互影响。此外，我们表明，温度引起的锚定过渡也必须考虑到完整的描述的光取向机制。
2019-03-13 cond-mat.soft
Domain walls in two-dimensional nematics confined in a small circular cavity
利用蒙特卡罗模拟，我们研究了一个由硬壁包围的小圆形空腔内的二维硬杆流体，从稀态到高密度、分层态。平面和垂面锚定的双折射指向矢可以通过自由能惩罚诱导在墙壁上。圆形的几何形状产生的挫折，在第二阶段和一个极对称的配置与扭曲的方向场加上两个$+1/2$向错创建。在较高的密度，观察到一个准均匀的结构与（最小）的导演失真，这是通过形成取向畴壁放松。这种新的结构是没有预测的弹性理论，是类似于在三维混合狭缝孔观察到的阶梯状结构。我们推测，畴壁的形成是一个一般的机制，以放松弹性应力的条件下，强表面锚定和严重的空间限制。
2014-02-03 cond-mat.soft
Flow states and transitions of an active nematic in a three dimensional channel
我们使用主动线虫流体动力学来研究三维微通道中的主动流体的流动，找到主动湍流和沿通道有净流的制度之间的过渡。我们表明，净流量是唯一可能的，如果积极的微扰是流动对齐，并与实验一致的净流量的外观取决于通道横截面的纵横比。我们解释我们的结果时，由于通道壁的流体动力学筛选允许出现的漩涡卷整个通道。
2020-07-10 cond-mat.soft
Three-dimensional formulation of curved nematic shells
本研究采用平均场方法探究三维向列相到二维切向描述的转变，明确了薄向列壳二维描述的适用条件，发现弯曲几何中二维与三维描述的物理差异，并构建了向列流体力学薄膜近似，提示曲率等条件下切向限制需谨慎使用。
2025-10-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
The isotropic-nematic transition for hard rods on a three--dimensional (3D) cubic lattice
利用巨正则蒙特卡罗（GCMC）模拟方法，研究了三维立方晶格上尺寸为Lx 1x 1的硬棒的各向同性-非均匀相变.当L >= 6时，我们观察到这样的跃迁。当L = 6时，基态具有负的序参量，反映了两个主导取向的共存.当L >= 7时，基态具有正的序参量，对应于一个取向的优势。我们调查杆长度L = 25，并找到一个非常弱的一阶各向同性的过渡的证据，而我们不能完全排除二阶过渡。尽管使用了包含几个10^5粒子的大型系统，但在跃迁处还是不可能检测到密度跳跃。从GCMC模拟的概率密度分布P（Q）附近的过渡是非常广泛的，指向强烈的波动。我们的研究结果补充了早期的结果分层（pneumematic）过渡的等效系统在2D中，这大概是伊辛型，是目前L >= 7。我们比较我们的结果，晶格基本测度理论（FMT），发现FMT强烈高估的顺序，从而预测一个强大的第一阶过渡。然而，棒包装分数的共存状态，FMT和GCMC之间相当不错的同意。
2017-06-28 cond-mat.soft
Chirality, anisotropic viscosity and elastic anisotropy in three-dimensional active nematic turbulence
本文通过数值研究考察了三维活性向列湍流中流动取向粘度、弹性常数和手性等主要材料参数的影响，揭示了缺陷密度和均方速度可作为有效序参量区分活性向列蓝相与手性活性湍流，为活性材料的实验设计提供了参数扫描指导。
2024-07-26 cond-mat.soft
Defect Loops in Three-Dimensional Active Nematics as Active Multipoles
我们开发了一个描述的缺陷循环在三维主动向列相的基础上的多极扩展的远场导演，并显示这是如何导致依赖于循环的几何类型的自动力学。偶极项导致主动应力，从而产生用于张开和弯曲环的全局自推进。四极矩是非零的，只有非平面的环路，并产生一个净的“主动扭矩”，使缺陷环路都是自动和自定向。我们的分析确定了右手和左手的扭曲环作为唯一的力和扭矩自由的几何形状，这表明产生多余的扭曲环的机制。最后，我们确定了由缺陷环产生的斯托克斯流，并定性地描述了它们的流体动力学。
2021-06-29 cond-mat.soft
Hydrodynamic theory for nematic shells: the interplay among curvature, flow and alignment
本文导出了双折射液晶在弯曲衬底上的流体力学方程。我们调用拉格朗日-瑞利变分原理，以适应埃里克森-莱斯利理论的二维向列相，其中退化锚定的分子在基板上被强制执行。在这个计划中唯一的本构假设涉及自由能量密度，给出了二维弗兰克潜力，和密度的耗散，这是需要满足适当的不变性要求。由此产生的运动方程耦合的速度场，指向矢对准和壳的曲率。为了说明我们的研究结果，我们考虑的效果，一个简单的剪切流的对齐上的一个圆柱形壳体。
2016-07-04 cond-mat.soft
Rectified Rotational Dynamics of Mobile Inclusions in Two-Dimensional Active Nematics
该研究探究二维活性向列相中移动内含物的动力学，发现手性齿轮形内含物可产生与附近+1/2拓扑缺陷相关的长期整流旋转，为探测活性向列相流变特性、提取有序运动提供新工具。
2023-01-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Banding, Excitability and Chaos in Active Nematic Suspensions
出于对微管和驱动蛋白悬浮液中高度不稳定流动状态的观察，我们分析了一个相互推动的细丝悬浮在溶剂中的模型。系统经历了平均场各向同性的过渡足够大的灯丝浓度时，允许的序参量在空间和时间变化。我们分析了两种情况下的模型：一个准一维通道与无滑移壁和一个二维框周期性边界。使用稳定性分析和数值计算，我们表明，非均匀的湍流秩序，活动和流动之间的相互作用，结果在各种复杂的情况下，包括自发带状层流，弛豫振荡和混乱。
2011-10-19 cond-mat.soft
Phase diagram of two-dimensional hard ellipses
我们报告的二维硬椭圆的相图副本交换蒙特卡罗模拟。副本交换是通过扩大等压系综的压力。相图显示了四个区域：各向同性、塑性、塑性和固体（在各向同性-塑性两步转变时不考虑六方相[PRL 107，155704（2011）]）。在低各向异性下，各向同性流体变成塑性相，塑性相又产生用于增加压力的固体（面积分数）。中间各向异性导致单一的一级转变（各向同性固体）。最后，大的各向异性在低压下产生各向同性-相变，在高压下产生向列相-固体相变。我们得到了连续的各向同性的相变。对于涉及准长程位置序的跃迁，i。e.各向同性塑性、各向同性固体和向列相固体，我们观察到双峰概率密度函数。这支持第一阶转换场景。
2014-05-09 cond-mat.soft
Patterning nonisometric origami in nematic elastomer sheets
向列型弹性体响应于包括光和热在内的各种刺激而显著改变其形状。在本文中，我们提供了一个系统的框架设计的复杂的三维形状，通过驱动的异质图案的弹性体片。这些片材由\textit{nonisometric origami}构建块组成，当适当地连接在一起时，这些构建块可以致动成各种各样的三维刻面形状。我们从理论上和实验上证明：1）非等距折纸构建块以预测的方式致动，2）多个构建块的集成导致复杂的多稳定，但可预测的形状，3）我们可以通过实验来偏置致动，以获得多稳定形状中所需的复杂形状。然后，我们表明，这种实验实现的功能，使一个丰富的可能的设计景观驱动使用弹性体。我们强调这一景观通过理论的例子，利用这些积木的大阵列，以实现所需的三维折纸形状。结合起来，这些结果相当于一个工程设计原则，我们希望这将提供一个模板的应用弹性体的新兴技术。
2018-03-07 cond-mat.soft
Coexistence of active and hydrodynamic turbulence in two dimensional active nematics
在主动液晶中，活动能够驱动混沌时空流，称为主动湍流。通过理论和实验工作，主动湍流被表征为低雷诺数现象。我们表明，在二维，单独的主动强迫是能够触发流体动力学湍流导致的共存的主动和惯性湍流。这种类型的流动发展为足够活跃和可延伸的流动对齐向列相。我们观察到，一个extensile的小的和大的值的流动对齐参数的组合效果导致的弹性能谱，促进能够触发逆能量级联的动能的增长扩大。
2022-10-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Modeling density variations in two-dimensional microtubule-based active nematics
University of California, Merced（加州大学默塞德分校）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
针对基于微管的活性向列材料，提出一种显式纳入密度变化的新模型，替代传统Landau-de Gennes理论，能重现实验中的条纹图案及圆形约束下的行为，并提供了拓扑缺陷产生与湮灭的新解释。
2026-10-01 cond-mat.soft
Two-dimensional skyrmions and other solitonic structures in confinement-frustrated chiral nematics
我们探索空间局部的孤子配置的导演场，使用光学重新排列和激光诱导加热，在挫折手性双折射液晶限制在基板之间的垂直表面锚定。我们证明，除了最近研究的torons和霍普夫纤维化孤子结构（hopfions），可以产生一个主机的其他轴对称稳定和亚稳的导演场配置的局部扭曲匹配的表面边界条件，通过引入点缺陷和回路的奇异和非奇异向错。实验证明的结构包括所谓的“婴儿skyrmions”的形式的双扭曲圆柱体定向垂直于限制基板，其双扭曲场配置匹配的扭曲向错的循环的垂直边界条件。我们还生成任意大的skyrmion数的复杂纹理。基于自由能考虑和手征向列的非极性性质的简单的信封背面理论分析提供了对这些相互关联的孤子场配置的长期稳定性和多样性的见解，包括不同类型的torons，胆甾指环，二维skyrmions，以及由torons，hopfions，以及在约束受抑的手征双折射系统中实验观察到的各种向错环。
2016-12-29 cond-mat.soft
Analytical model for the motion and interaction of two-dimensional active nematic defects
该研究开发了二维活性向列相缺陷速度的近似解析模型，结合向列相液晶拓扑缺陷速度结果与活性向列相缺陷流场，考虑长程相互作用与取向耦合，通过线性近似实现两体相互作用处理，能解析预测缺陷束缚态、吸引作用及轨迹等，补充了相关研究。
2024-11-26 cond-mat.soft
Topological Defects in Nematic Droplets of Hard Spherocylinders
利用计算机模拟，我们调查的微观结构的奇异指向矢场内的一个微滴。我们采用硬球柱作为双液晶的理论模型。为了诱导整体拓扑电荷，粒子要么被限制在具有垂面边界的二维圆形空腔中，要么被限制在三维球体的表面上。这两个系统表现出半整数拓扑点缺陷。各向同性的缺陷核心具有一个粒子长度的数量级的半径，并由独立的密度振荡包围。两个缺陷之间的有效相互作用进行了研究。所有的结果都应该是在胶体液晶薄片中实验观察到的。
2000-07-14 cond-mat.soft
