How patchiness controls the properties of chain-like assemblies of colloidal platelets
具有凸形、非球形形状的片状胶体片晶已经用不同的材料在从纳米到微米的长度尺度上实现。虽然这些硬形状的组装倾向于使边缘到边缘的接触最大化，但是一旦通过例如，沿着颗粒边缘的特定配体--形状和键合各向异性之间的竞争开始，产生复杂的组装方案。我们在这里集中在一个二维系统的补丁菱形，即，具有规则菱形形状的胶体小片，沿其周边装饰有结合位点。具体来说，我们考虑菱形与两个补丁，放置在相对或相邻的边缘。虽然对于第一类粒子只能形成链，但对于后者，我们观察到链或环的出现，这取决于系统参数。根据补丁定位-分类在不同的类，拓扑结构和距离边缘中心-我们能够描述新兴的链状组装体的长度，包装能力，灵活性和排序。
2019-10-22 cond-mat.soft
Conformations and diffusion of flexibly linked colloidal chains
对于生物学相关的大分子，如内在无序的蛋白质，允许形状变化的内部自由度对化合物的运动和功能都有很大的影响。为了解释它们的行为，需要详细了解灵活性的影响。在这里，我们研究了一个模型系统的自由关节链的三到六个胶体球，使用模拟和实验。我们发现，尽管他们的长度短，他们的构象统计是很好地描述了二维Flory理论，而他们的平均平移和旋转扩散遵循Kirkwood-Riseman标度。它们的最大柔性不依赖于链的长度，而是由单个球体的近壁面内平移扩散系数决定。此外，我们发现形状依赖的影响，在短时间内的胶体四聚体链的扩散，以及不同的扩散模式之间的非零耦合。我们的研究结果可能对理解生物学和工业中大分子系统的扩散行为和最可能的构象具有影响，例如蛋白质，聚合物，单链DNA和其他链状分子。
2021-05-13 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
Effect of chain stiffness on the competition between crystallization and glass-formation in model colloidal polymers
我们绘制出的固态形态形成的模型软珍珠项链聚合物的弯曲刚度的函数$k_b$跨越范围从完全灵活的棒状链。库恩长度与珠直径的比率（$l_K/r_0$）随着$k_b$的增加而单调增加，并且产生将链形状与本体形态相关联的单参数模型，并且产生对各向异性颗粒的堆积的了解。在灵活的限制，单体占据的网站的紧密堆积的微晶，而链保持随机行走般的秩序。在棒状极限，层状前体的典型的有序链与紧密堆积共存。在弯曲刚度的中间值之间的竞争，随机行走，像和无规链有序产生玻璃的形成，$k_b$的范围内，这发生的增加与热冷却速率$|\dot{T}|$在我们的分子动力学模拟实施。最后，介于玻璃形成和棒状范围之间的$k_b$值产生复杂的有序相，例如紧密堆积的螺旋。我们的研究结果应证明是有用的合理设计的致密的胶体聚合物相所需的形态。
2015-02-01 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
Formation of Colloidal Chains and Driven Clusters with Optical Binding
研究了光学束缚力对波长大小的胶体粒子在反向光束中自由运动的影响。这项工作的动机是使用光学结合的概念，以指导大量的胶体颗粒的组装;以前的工作已经使用了少量的颗粒和/或1D或2D限制的几何形状。利用一种新颖的实验方案，描述了20- 100个粒子在三维空间中自由运动的一般静态和动态自组织行为。我们观察到的胶体的自组织成大的光学约束结构，随着驱动粒子簇的形成。此外，我们表明，这些光学束缚系统的结构和行为可以使用粒子的折射率和绑定光的属性进行调谐。特别是，我们表明，驱动行为起源于$N$体相互作用，这对未来的工作具有重要意义的光学绑定集群超过2个粒子。
2022-05-12 cond-mat.soft
Colloidal Directional Structures at a Nematic Liquid Crystal-Air Interface
本文研究向列相液晶-空气界面上胶体液滴形成的定向链、分支及分形团簇，揭示液滴多分散性引起的偶极-四极相互作用是定向结构形成的关键机制。
2023-08-13 cond-mat.soft
Clusters in sedimentation equilibrium for an experimental hard-sphere-plus-dipolar Brownian colloidal system
在这项工作中，我们使用的结构和动力学的沉降平衡，在重力的存在下，检查，$via$共聚焦显微镜，布朗胶体系统中存在的外部电场。零场状态方程（EOS）是硬球状态方程，没有颗粒尺寸的重新标度，流体动力学对长时间自扩散系数的修正与硬球状态方程的期望值在数量上是一致的。注意确保无量纲引力能（相当于佩克莱数$Pe_g$）和偶极强度$Λ$都是单位阶数。在外部电场的存在下，各向异性的链链簇的形式，这种团簇形成表现出本身与一个平台的外观时，无量纲的偶极强度$Λ\sim 1$的扩散系数。这种链-链簇状态的结构和动力学检查两个粒径的单分散系统。
2015-07-30 cond-mat.soft
Brownian motion of flexibly-linked colloidal rings
与线性聚合物相比，环状聚合物具有独特的性质，这是由于它们的拓扑封闭结构没有起点或终点。由于分子量的多分散性和不期望的副产物如链的存在，对分子环聚合物的实验测量具有挑战性。在这里，我们研究了环状聚合物的实验模型系统，该系统由$n$ =4的柔性连接的微米级胶体环组成。8个部分。我们表征这些灵活的胶体环的构象，并发现它们是自由连接的空间限制。我们测量它们的扩散行为，并将其与流体动力学模拟进行比较。有趣的是，与胶体链相比，柔性胶体环具有更大的平移和旋转扩散系数。与链相反，它们的内部变形模式显示出对于$n\lesssim 8$的较慢的波动和对于较高的$n$值的饱和。我们表明，来自环结构的限制，导致这种减少的灵活性小$n$，并推断预期的缩放的灵活性作为环的大小的函数。我们的发现可能对合成和生物环状聚合物的行为以及松软胶体材料的动力学模式产生影响。
2022-09-27 cond-mat.soft
Buckling of self-assembled colloidal structures
虽然屈曲是实现单一胶体功能化和合成的主要途径，但对由多个胶体组成的胶体结构的屈曲研究仍然很少。在这里，我们调查的最简单的形式的胶体结构，胶体链，是通过临界卡西米尔力自组装的屈曲。我们表明，这样的链的机械不稳定性是惊人的经典欧拉屈曲，但热波动和塑性效应发挥了重要作用。也就是说，我们发现，波动趋于发散接近屈曲的发病和塑性控制的屈曲动力学在大变形。我们的工作提供了深入了解几何，热和塑性相互作用对自组装结构的非线性力学的影响，与复杂和生命物质的流变学和胶体结构的合理设计有关。
2019-01-17 cond-mat.soft
Accessing the Free Expansion of a Crystalline Colloidal Drop by Optical Experiments
本研究通过光学实验探究高电荷胶体球多晶液滴的自由膨胀过程，观测到其先膨胀近四倍再收缩的行为及内部密度变化，结果与动力学密度泛函理论定性一致，为浑浊晶体密度测定提供新实验方法。
2024-08-16 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
Rational design and dynamics of self-propelled colloidal bead chains: from rotators to flagella
设计新的自推进胶体的探索是由简单的实验模型来研究其更复杂的自然对应物的集体行为的需求推动的。大多数合成的自推进粒子通过将输入能量转化为平移运动来移动。在这项工作中，我们解决的问题，如果简单的自我推进领域可以组装成更复杂的结构，表现出旋转运动，可能再加上平移运动的鞭毛。我们利用诱导偶极相互作用和结合步骤的组合来创建永久线性珠链，由自推进Janus球体组成，具有良好控制的内部结构。接下来，我们研究链中个体游泳者之间的灵活性如何影响其游泳行为。永久刚性链只表现出积极的旋转或旋转运动，而较长的半柔性链表现出平移和旋转运动类似鞭毛样运动，在燃料的存在下。此外，我们能够再现我们的实验结果，使用数值计算与极小模型，其中包括与流体的充分的流体动力学相互作用。我们的方法是通用的，并开辟了一种新的方式来设计新的自推进胶体与复杂的游泳行为，使用不同的复杂的启动积木结合它们之间的灵活性。
2017-09-20 cond-mat.soft
Anisotropic dynamics of a self-assembled colloidal chain in an active bath
暴露于非平衡（有源）噪声的各向异性大分子在生物系统中非常常见，因此准确理解其各向异性动力学至关重要。在这里，我们实验研究了孤立链的动力学组装的磁性微粒在液-气界面和移动的活性浴组成的运动E。大肠杆菌我们通过粒子追踪研究了内链动力学和各向异性质心动力学。我们发现，无论是内部和质心动力学大大增强相比，被动的情况下，即，没有细菌的系统，并且质量扩散系数$D$的中心具有作为链长的函数的非单调依赖性。此外，我们的研究结果表明，$D$平行和垂直于所施加的磁场的方向的组件之间的关系被保存在主动浴相比，被动的情况下，在平行方向上具有较高的扩散，在文献中以前的研究结果。我们认为，这种质的差异是由于实验几何形状和条件的细微差异，以及远程流体动力学相互作用和短程碰撞所发挥的相对作用。
2020-06-18 cond-mat.soft
Phase behaviour of charged colloidal sphere dispersions with added polymer chains
我们研究了混合物的高度屏蔽排斥带电球和非吸附的理想聚合物链在一个共同的溶剂中使用自由体积理论的稳定性。用屏蔽库仑对势描述了盐水溶液中带电胶体之间的有效相互作用，它补充了纯硬球相互作用。理想的聚合物链被视为球体，通过硬核相互作用从胶体中排除，而两个理想链之间的相互作用被设置为零。此外，我们调查的带电胶体聚合物混合物在计算机模拟中的相行为，使用两体（Asakura-Oosawa对势）近似的有效的一个组件的带电胶体的哈密顿量。我们从模拟和自由体积理论得到的结果显示出类似的趋势。我们发现，屏蔽库仑排斥抵消了有效的聚合物介导的吸引力的效果。对于小的聚合物和相对较大的带电胶体球的混合物，流体-晶体转变转移到显着更大的聚合物浓度与屏蔽库仑排斥的范围增加。对于相对较大的聚合物，屏蔽库仑排斥的影响较弱。所得到的流体-流体双节点仅稍微移向更大的聚合物浓度后，增加屏蔽库仑排斥的范围。总之，我们的研究结果表明，分散液中含有带电胶体和中性非吸附聚合物的增溶性增加后，增加的范围内的屏蔽库仑排斥，或降低盐浓度，特别是当聚合物是小的胶体相比。
2005-09-30 cond-mat.soft
Elasticity-mediated self-organization and colloidal interactions of solid spheres with tangential anchoring in a nematic liquid crystal
利用激光光镊和荧光共聚焦偏振显微镜，研究了固体微球在具有强切向表面锚定的颗粒周围弹性畸变引起的胶体相互作用。这些粒子聚集成与远场指向矢成约30度的链，并且在更高的浓度下，形成复杂的动力学捕获结构。我们表征的距离和角度依赖性的胶体相互作用力。
2005-08-13 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
Chaining of hard disks in nematic needles: particle-based simulation of colloidal interactions in liquid crystals
悬浮在液晶中的胶体颗粒可以表现出各种有效的各向异性相互作用，这些相互作用可以在自组装过程中进行调节和利用。我们模拟了一个二维系统的硬盘悬浮在一个解决方案的密集硬针作为一个模型系统的胶体悬浮在一个透明的溶致液晶。新的事件链蒙特卡罗技术使我们能够直接测量胶体相互作用的微观模拟与明确的液晶颗粒在致密的液晶相。我们发现一个方向性的短程吸引磁盘沿董事，这触发链接平行的董事和似乎矛盾的标准液晶场理论的四极吸引力与一个首选的${45^{\circ}}$角度的结果。我们的结果可以用一种短程密度依赖的耗尽相互作用来解释，这种相互作用到目前为止一直被忽略。耗尽相互作用的方向性和强度是由硬棒的弱平面锚定引起的。如果圆盘靠近，耗尽吸引力强有力地超过四极弹性吸引力。许多盘的自组装通过中间链进行，这表明在溶致液晶中，胶体耗尽相互作用在结构形成过程中起着重要作用。
2020-06-18 cond-mat.soft physics.comp-ph
Active colloidal chains with cilia- and flagella-like motion
研究表明，活性胶体颗粒自组装链可以呈现持续振荡。这些振荡是可能的，因为有效的diffusiophoretic力介导的胶体的相互作用不尊重的行动-反应的原则，因此，即使是过阻尼动力学的霍普夫分叉是可能的。在一个极端中包围粒子打破了头-尾对称性，并且振荡被转换成行波模式，因此链表现得像跳动的纤毛。锚上的净力，估计使用阻力理论，在分叉之前消失，此后与分叉参数线性增长。如果一端的粒子的迁移率被降低，以模拟一个细长的货物，行波在链条上产生一个净速度，现在它的行为就像一个移动的鞭毛。平均速度再次随分叉参数线性增长。我们的研究结果表明，简化的系统，仅由几个粒子的非互易相互作用和头-尾不对称性，拍运动和自推进。这两种性质都存在于许多非平衡模型中，从而使我们的结果成为活性物质的一般特征。
2018-03-22 cond-mat.soft nlin.AO
Collective dynamics of chemo-mechanical colloidal chains with active tips
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）
本研究探究带化学活性末端的半柔性胶体链的集体动力学，通过调控链长、面积分数和泳动耦合符号绘制非平衡相图，揭示多种集体态及粗粒化理论的适用性，为活性物质集体行为提供可实验实现的极简机制。
2026-09-02 cond-mat.soft
Mechanics and statistics of a solvable model of an autophoretic colloidal chain
Indian Institute of Technology Madras（印度理工学院马德拉斯分校）；Center for Soft and Biological Matter, IIT Madras（IIT马德拉斯软与生物物质中心）
本文提出一类通过单极自电泳相互作用耦合的活性胶体链可解模型，证明其存在准平衡特性，揭示耗散由平移部分承担，分析了偶极耦合对系统平衡结构的影响。
2026-08-31 cond-mat.soft
Contact Force Mediated Rapid Deposition of Colloidal Microspheres Flowing Over Microstructured Barriers
在不同的系统中，当流过收缩部时颗粒沉积是一种普遍存在的现象。一些常见的例子是堵塞的盐结晶盐瓶的孔口附近，堵塞的过滤系统，交通堵塞的车辆等。我们的工作研究的沉积事件的胶体微球流动的微结构的障碍，在微流控装置。讨论了DLVO、接触力和流体动力在促进微球快速沉积中的相互作用。值得注意的是，微球之间静电排斥力的降低会导致线性链的形成，而粗糙度的增加会导致快速沉积。
2021-12-07 cond-mat.soft
Kinetic growth of field-oriented chains in dipolar colloidal solutions
场致偶极粒子链不可逆增长的实验研究表明，几个相关量的渐近幂律行为。我们介绍了一个Monte Carlo模型的链增长，明确纳入了各向异性扩散特性的棒状物体。假设一个简单的幂律形式的平均团簇大小，$S(t) \sim t^z$，我们的模型的结果是在良好的协议与实验测量的动态指数$z$。然而，另一种方案，包括对数校正的标准幂律行为，提供了一个更好的和更有见地的解释异常动态指数。与一些实验结果相反，我们没有观察到任何依赖性的粒子$ϕ$的体积分数的指数。通过模拟非常长的时间演化或高度集中的系统，也探索了小规模效应。两种不同的行为，即饱和和交叉的准一维政权。
1998-10-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Defect Dynamics in Artificial Colloidal Ice: Real-Time Observation, Manipulation and Logic Gate
我们研究了胶体自旋冰系统中的缺陷动力学，该系统是通过填充具有排斥相互作用的磁性胶体的双阱岛的正方形晶格来实现的。我们重点关注缺陷在基态的收缩，以及亚稳态偏置状态下的收缩/膨胀。结合实时实验与模拟，我们证明了这些缺陷的行为像新兴的拓扑单极遵守库仑定律与额外的线张力。我们进一步展示了如何实现一个完全可复位的“或非”门，这为基于拓扑磁单极子运动的纳米级逻辑器件的制造提供了指导。
2016-12-23 cond-mat.soft
Interactions between colloidal particles induced by polymer brushes grafted onto the substrate
我们调查的两个胶体粒子之间的相互作用能或沉浸在非吸附聚合物刷接枝到基板上作为一个功能的分离的粒子通过使用自洽场论计算。根据胶体的大小和渗透深度，我们证明了存在的排斥能垒的几个$k_{B}T$，这可以解释为分离的相互作用能分为三个部分：胶体-聚合物的界面能，熵的贡献，由于“耗尽区”重叠的胶体颗粒，和熵弹性能量的接枝链的颗粒压缩。排斥势垒的存在，这是完全熵的起源，可以导致动力学稳定的混合物，而不是耗尽絮凝或相分离。因此，目前的结果可能会建议一种方法来控制胶体的自组装行为的目标结构的形成，通过调整在适当选择的胶体尺寸，有效重力（影响渗透深度），和刷覆盖密度的接枝基板上的胶体相互作用。
2006-10-18 cond-mat.soft
Orientational dynamics of colloidal ribbons self-assembled from microscopic magnetic ellipsoids
我们结合实验和理论来研究偶极椭球体的取向动力学，偶极椭球体自组装成细长的带状结构，由于在每个粒子中存在垂直于长轴的永久磁矩。采用溶胶-凝胶法合成了单分散的赤铁矿椭球体，并在静态或动态磁场作用下排列成带状。我们发现，在一个振荡的字段下，带重新定向垂直于场的方向，在静态场下观察到的行为相反。这一观察结果在理论上解释作为一个单一的粒子与取向和退磁场能量的相互作用的椭球链。该模型允许描述链的取向行为，并捕捉到它的动态在不同强度的致力场。理解各向异性磁性胶体的复杂动力学和组装是控制结构形成的必要步骤，其在不同的基于流体的微尺度技术中具有直接应用。
2016-07-01 cond-mat.soft
Zigzag transitions and nonequilibrium pattern formation in colloidal chains
当外部磁场引起颗粒间的排斥作用时，被光学捕获在线性阵列中的顺磁性胶体颗粒可以形成锯齿形图案。当陷阱突然关闭时，粒子形成具有Z字形对称性的非平衡膨胀图案，即使磁相互作用的强度弱于打破平衡态的线性对称性所需的强度。我们表明，过渡到平衡锯齿形状态总是可能的纯谐波陷阱。对于具有有限高度的非谐陷阱，平衡锯齿态在临界非谐性以上变得不稳定。平衡线配置的正常模式分析表明，增加磁场导致硬化和软化的弹性常数在纵向和横向方向，分别。首先变得不稳定的模式是具有锯齿对称性的模式，这解释了非平衡模式的对称性。我们的分析易于处理的模型有助于进一步深入了解的方式，这些因素的相互作用，如链的长度，流体动力学相互作用，热波动影响实验观察到的非平衡模式的形成和演变。
2013-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembly of colloidal polymers via depletion-mediated lock and key binding
我们研究了耗尽诱导的锯齿状胶体的自组装。使用国家的最先进的蒙特卡罗模拟技术，明确对待的耗尽剂颗粒，我们证明了胶体组装的锁和钥匙的机制，导致胶体聚合。所形成的链的形态敏感地取决于胶体压痕的大小，较小的值另外允许链分支。与有吸引力的补丁的球体的情况下，韦特海姆的热力学微扰理论未能提供一个完整的定量描述的聚合过渡。我们跟踪这一失败，忽略了包装效果，我们引入了一个修改后的理论，更好地解释了胶体的形状，产生改进的协议与模拟。
2014-01-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unravelling structural rearrangement of polymer colloidal crystals under dry sintering conditions
用X射线原位掠入射散射研究了聚苯乙烯胶体晶体在干烧条件下的结构重排。测量的衍射图案进行了分析，使用扭曲波玻恩近似（DWBA）理论和结构参数的生长胶体晶体的三种不同的颗粒大小的确定为在平面内和平面外的方向在一个膜。通过分析衍射峰位置、积分强度和宽度的温度演化，揭示了纳米尺度下晶畴结构重排的详细情况，包括热膨胀、颗粒形状转变和晶体非晶化。基于DWBA分析，我们证明了在干烧结过程中，晶体中胶体颗粒的形状从球形转变为多面体。我们的研究结果加深了对聚合物胶体晶体的热退火作为设计新纳米材料的有效途径的理解。
2018-07-03 cond-mat.soft
Simulation of a two-dimensional model for colloids in a uniaxial electric field
我们进行蒙特卡罗模拟的一个简化的二维模型的胶体硬球在一个外部单轴AC电场。在实验上，外场在胶体粒子中诱导了偶极矩，而这些偶极矩又形成了链。因此，我们近似的系统组成的形成良好的链的偶极硬球的均匀长度。胶体球之间的偶极相互作用引起链之间的有效相互作用，我们将其视为平面中的圆盘，其包括短程吸引和长程排斥。因此，该系统有利于有限集群体相分离，实际上，我们观察到在低温和低密度，该系统确实形成一个集群相。随着密度的增加，渗流伴随着压力异常。尽管结晶相由连接的局部结晶域组成，但不具有六方相的典型特征。在非常低的密度，我们发现没有迹象表明最近在实验中看到的细胞结构的“空相”。
2011-06-26 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
Colloidal trains
单和双顺磁性胶体颗粒被放置在磁性正方形图案上方，并且用围绕图案的高对称方向旋进的外部磁场驱动。外部磁场和图案的磁场将胶体限制在平行于图案的晶格矢量的通道中。外部磁场的进动导致磁势沿通道方向的移动最小值。在足够高的调制频率下，只有双峰响应于外部场并沿着通道在行进最小值的方向上移动，而单个胶体不能跟随并保持静止。我们展示了如何双峰可以诱导协调运动的单胶体建设胶体列车由一个链的几个单胶体双峰运输。
2019-11-15 cond-mat.soft
Aggregation kinetics of irreversible patches coupled with reversible isotropic interaction leading to chains, bundles and globules
在本研究中，我们进行模拟的简单模型的两个补丁胶体粒子进行不可逆的扩散限制集群聚集使用补丁布朗集群动力学。除了斑块的不可逆聚集，通过Kern-Frenkel势的各向同性可逆聚集的球体耦合。由于各向异性势和各向同性势的存在，我们还定义了3种不同类型的团簇，这些团簇是由各向异性势和各向同性势以及两种势一起形成的。我们已经调查了补丁的大小对自组装在不同的溶剂质量为各种体积分数的影响。我们将表明，在低体积分数在聚集过程中，我们最终在一个链构象较小的补丁大小，而在一个球状构象较大的补丁大小。我们还观察到一个链束转换取决于链之间的吸引力的相互作用强度，或者换句话说，取决于溶剂的质量。我们还将表明，捆绑过程是非常相似的成核和生长现象中观察到的胶体系统与短程吸引力。我们还研究了该系统的键角分布，其中小补丁只有2个角度更可能表明链的形成，而在非常低的体积分数捆绑的尾部是发达国家的分布。而对于较高的补丁角的情况下，这种分布是广泛的，与低补丁角的情况下，表明我们有一个更球状的构象。我们还提出了一个模型的形成束这是类似于淀粉样纤维使用两个补丁胶体颗粒。
2017-09-27 cond-mat.soft
Light-responsive nematic colloids and colloidal crystals
本文提出利用光响应偶氮苯树枝状分子吸附于粒子表面，通过紫外光诱导构象变化改变向列相液晶指向矢，实现胶体链旋转和二维胶体晶体重构的拓扑缺陷调控方法。
2023-04-17 cond-mat.soft
Depletion interactions of non-spherical colloidal particles in polymer solutions
我们考虑各向异性的胶体颗粒浸没在长的，灵活的，和非吸附聚合物的溶液中。对于最近合成的粒子的哑铃形状组成的两个相交的球体和透镜形粒子与球形表面，我们计算的各向同性和各向异性的相互作用参数，确定的浸没自由能和取向相关的耗尽粒子之间的相互作用，所引起的聚合物。精确的结果得到随机行走（理想）的聚合物链。
2005-01-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-Organized Velocity Pulses of Dense Colloidal Suspensions in Microchannel Flow
本文对压力驱动的微通道中稠密胶体悬浮液的二维流动进行了数值研究。胶体被模拟为弹性和摩擦球悬浮在牛顿流体中，我们模拟使用多粒子碰撞动力学的方法。该模型再现了周期性的速度和密度脉冲序列，在微通道中向上游行进，这是在L。Isa等人[Phys. Rev. Lett. 102，058302（2009）]。我们发现，胶体壁摩擦和合力链是至关重要的这些脉冲的形成。随着胶体密度的增加，首先出现孤立子阻塞，在中等密度下形成周期脉冲串，在高密度下形成不稳定的孤立子脉冲。我们制定了一个唯象的连续模型，并展示了如何这些时空流和密度分布可以被理解为同宿和周期轨道的行波方程。
2017-08-03 cond-mat.soft
Functional colloidal micro-sieves assembled and guided above a channel-free magnetic striped film
芯片实验室设备中的胶体内含物可以用于以非侵入性方式执行分析操作。我们在这里展示了一种新的方法来实现快速和可逆的微筛分操作通过操纵和运输胶体链通过移动畴壁在磁性结构基板。我们表明，这种技术可以精确地移动和筛选非磁性颗粒，镊子微观货物或机械压缩高密度的胶体单层。
2016-01-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bidirectional Zigzag Growth from Clusters of Active Colloidal Shakers
本研究针对粘弹性流体中活性胶体振子簇的生长问题，设计组装方案诱导其形成之字形结构，观测到链长幂律生长的1/3指数，且理论论证与实验、模拟结果吻合。
2024-02-05 cond-mat.soft
Spontaneous assembly of colloidal vesicles driven by active swimmers
我们探讨了自组装过程中的胶体结构浸泡在活性浴。通过考虑低价粒子，我们数值研究了不可逆的聚集动力学起源于运行和翻滚的游泳者的存在。我们观察到长的封闭链的形成-囊泡-密集填充活跃的游泳者。一方面，活性浴驱动封闭胶体结构的自组装，另一方面，囊泡的形成促进了游泳者的自捕获，这表明了构建结构化纳米材料和捕获微生物的新方法。
2018-09-17 cond-mat.soft physics.bio-ph
Self-assembly and cooperative dynamics of a model colloidal gel network
我们研究了组装成胶体颗粒的凝胶网络，通过有效的相互作用，产生局部刚性，使稀释的网络结构机械稳定。自组装过程可以通过Flory-Huggins理论来描述，直到形成链的网络，其网格大小为链的持久长度的量级或小于链的持久长度。在网络中的粒子的本地化，在某种程度上类似于在致密的玻璃笼，是由网络拓扑结构，和网络的重组，这是通过键断裂和重组，其特征在于高度合作的动力学。我们使用NVE和NVT分子动力学以及朗之万动力学，并找到一个定性相似的时间依赖性的时间相关性和重组凝胶的动力学敏感性。这证实了合作动力学来自网络的中尺度组织。
2014-06-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Kinetic Arrest in Polyion-Induced Inhomogeneously-Charged Colloidal Particle Aggregation
吸附在带相反电荷的球形胶体颗粒上的聚合物链可以显著地改变颗粒-颗粒相互作用。对于足够量的添加的聚合物，原始的静电排斥甚至可以变成有效的吸引力，并且可以形成相对大的动力学稳定的聚集体，其显示出几个意想不到的和有趣的特性和一些有趣的生物技术含义。两个相反的粒子之间的吸引力的相互作用的贡献来自于在相反的带电粒子表面的聚离子的相关吸附，导致在一个非均匀的表面电荷分布。本文采用蒙特卡罗模拟研究了聚离子诱导的胶体复合物的聚集动力学。Velegol和P.K. Thwar，Langmuir，17，2001]。结果表明，在电荷异质性的存在下，聚集过程减慢，由于逐步增加的势垒高度聚集后。在此框架内，实验观察到的聚电解质-脂质体溶液中的簇相应被视为动力学被捕状态。
2008-05-26 cond-mat.soft
Aggregation of amphiphilic polymers in the presence of adhesive small colloidal particles
研究了两亲聚合物与能够可逆地粘附在链上的小胶体的相互作用。溶液中的粘性小胶体能够动态地结合两个聚合物链段。这种关联导致聚合物网络构型的拓扑变化，例如成环和交联，尽管可逆的粘附允许胶体沿着链骨架滑动。以前的分析只考虑链网络中的静态拓扑。我们表明，滑动的自由度，确保了主导地位的小循环，在其他结构，从而产生了一个新的角度来分析这个问题。结果适用于胶体颗粒和星形聚合物之间的平衡分析，以及嵌段共聚物胶束。结果是相关的可逆吸附的二氧化硅颗粒到亲水性聚合物，用于在形成的过程中的类型SBA或MCM的介孔材料，交联的环糊精分子线程上的聚合物和形成的结构称为聚轮烷。胶体的电晕上的粘附，后者诱导胶束化和生长的更大的胶束的数量的胶体的增加，与实验数据一致。
2010-10-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Identification of 2D colloidal assemblies in images: a threshold processing method versus machine learning
Astrakhan Tatishchev State University（阿斯特拉罕塔季谢夫国立大学）
本文提出通过阈值处理和机器学习方法识别二维胶体组装体，实验表明机器学习方法在识别准确率上优于阈值处理方法。
2026-01-16 cond-mat.soft
On the computational modeling of the viscosity of colloidal dispersions and its relation with basic molecular interactions
本文研究了流体中分子间的基本相互作用与宏观测量的性质之间的联系，如涂有聚合物的胶体颗粒之间的粘度。流体动力学和布朗力在胶体分散体中的作用也进行了讨论。有人认为，许多身体系统中发生的所有这些相互作用可以准确地解决使用计算模拟工具。这些现代工具之一是被称为耗散粒子动力学的技术，它结合了布朗力和流体动力学，以及基本的保守相互作用。一个案例研究报告，作为这种技术的应用程序的一个例子，其中包括两个相对的平行表面覆盖的聚合物链之间的粘度和摩擦的预测，在稳定的流动的影响下。这项工作的目的是作为一个介绍胶体分散体和计算机模拟的主题，为去年本科生和开始研究生谁有兴趣开始研究软物质系统。为此，包括一个计算代码，学生可以立即使用来研究复杂的流体平衡。
2015-06-20 cond-mat.soft
Theory of colloidal stabilization by unattached polymers
具有均匀分布颗粒的稳定胶体分散体对于许多技术应用是重要的。由于布朗运动，胶体颗粒之间会发生不断的碰撞，这往往导致它们在长程范德华吸引力的驱动下聚集。结果，胶体系统往往倾向于沉淀。已经设计了许多方法来最大限度地减少胶体颗粒之间的长程范德华吸引力的影响，或为了提供胶体stability.In博士论文中，我们研究了胶体稳定在溶液中的游离聚合物，这通常被称为耗尽稳定。以前的理论研究的自由聚合物诱导（FPI）稳定是基于过度简化的模型，涉及不受控制的近似。甚至耗尽稳定现象的最基本特征也是未知的。PI排斥力与溶液参数、聚合物结构和单体/表面相互作用的关系尚不清楚，自由聚合物链被模拟为自洽分子场中的无规行走，满足扩散型积分微分方程。作为分子场，我们使用了半稀释聚合物溶液的化学势，可以表示为维里展开，其中我们只考虑了聚合物溶液的第二维里系数和第三维里系数。改变参数如聚合物刚度、聚合物长度、聚合物浓度和溶剂状态（如θ溶剂），无论是对于纯排斥胶体表面、吸附表面还是具有接枝聚合物层的表面，我们都能够增强由于颗粒之间的游离聚合物引起的排斥屏障，因此发现了系统动力学稳定的条件。
2020-10-01 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
Colloidal gelation and non-ergodicity transitions
在结构弛豫的模式耦合理论（MCT）框架内，研究了具有强短程吸引力的胶体颗粒稀悬浮体系中非遍历性相变的机制和性质。结果建立在维里膨胀的颗粒与硬核和相互作用，通过一个有吸引力的方阱势，并讨论了它们的相关性胶体凝胶化。
1999-12-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-organisation of tip functionalised elongated colloidal particles
棒状胶体粒子尖端之间的弱吸引力相互作用由于焓和熵之间的微妙相互作用而影响它们的液晶相行为。在这里，我们采用分子动力学模拟的半柔性，排斥珠弹簧链的两端珠相互吸引。我们计算的相图作为一个函数的链的体积分数和吸引力的潜力的强度。我们确定了大量的相，包括各向同性，结晶，近晶A，近晶B和结晶状态。对于尖端吸引能量低于热能，我们的结果是定性与实验结果一致：我们发现，增加的吸引力的强度转移的近晶A相变到较低的体积分数，只有很小的影响，对其他相的稳定性。对于足够强的尖端吸引力，除了导致各向同性相的不稳定之外，无规相完全消失。为了更好地理解这些现象的基本物理，我们还研究了粒子在其有吸引力的尖端处的聚集和近晶A相中粒子所经历的有效分子场。基于这些结果，我们认为，聚集的提示只影响相稳定性，如果形成层状结构（"胶束“）。我们发现吸引力的增加增加了层状相的有序度，有趣的是，我们还发现了由尖端之间的相互作用引起的反铁电近晶A相变的存在的证据。一个简单的Maier-Saupe-McMillan模型证实了我们的发现。
2019-06-08 cond-mat.soft
Many-body microhydrodynamics of colloidal particles with active boundary layers
具有活性边界层的胶体颗粒--在颗粒周围的非平衡过程产生大的速度梯度的区域--在许多物理、化学和生物背景中是常见的。边界层边缘的速度或应力决定了外部流体流动，从而决定了多体颗粒间的流体动力学相互作用。本文提出了一种计算$N$球形活性粒子在外部微流体动力学流动作用下的多体流体动力学相互作用的方法。首先，我们使用边界积分表示的斯托克斯方程，以消除体流体自由度。然后，我们扩大的边界速度和牵引力的积分表示在无限维的张量球谐函数的基础上，在执行边界条件在弱意义上的表面上的每个粒子，获得一个系统的线性代数方程组的未知的膨胀系数。无限级数的截断，由所需的准确度固定，产生一个有限的线性系统，可以精确和有效地解决迭代方法。该解将未知的刚体运动与膨胀系数的已知值线性地联系起来，从而激发了推进矩阵的引入。这些矩阵完全表征了主动悬架中的流体动力学相互作用，正如迁移率矩阵完全表征了被动悬架中的流体动力学相互作用一样。从三维偏微分方程到二维积分方程的问题的维数减少，允许在多核计算架构上对数十万个活性粒子进行动态模拟。
2015-07-13 cond-mat.soft
Dynamic density functional study of a driven colloidal particle in polymer solutions
动态密度泛函（DDF）理论和标准布朗动力学模拟（BDS）被用来研究胶体粒子在聚合物溶液中的漂移效应，无论是理想的和相互作用的聚合物。分析了不同漂移率下稳态密度分布和总感应电流的结构。我们发现很好的协议与BDS，这给了支持的DDF理论的假设。的密度分布的定性方面进行了讨论，并与最近的结果驱动胶体在一维通道和理想的解决方案限制的解析展开。
2003-09-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Ordered droplet structures at the liquid crystal surface and elastic-capillary colloidal interactions
我们展示了各种有序的图案，包括六方结构和链，形成的胶体颗粒（液滴）在自由表面的一个双液晶（LC）。与完全在LC块体中的颗粒相比，表面放置引入了新型的颗粒相互作用。也就是说，由颗粒引起的指向矢变形导致界面变形，从而导致毛细吸引。弹性-毛细管耦合足够强，即使在微米尺度下，当其浮力-毛细管对应物变得无关紧要时，也能保持相关性。
2004-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Orientational Dynamics of Fluctuating Dipolar Particles Assembled in a Mesoscopic Colloidal Ribbon
我们结合实验和理论来研究铁磁微椭球的动力学和取向的波动，形成一个带状结构，由于吸引力的偶极力。当组装在带中时，椭圆体显示取向热波动，其幅度可以通过施加面内磁场来控制。我们使用视频显微镜研究在实时/空间的取向动力学。理论参数被用来推导出一个分析表达式，描述了如何分布的不同的角配置取决于所施加的电场的强度。的实验数据是在良好的协议与开发的模型的所有范围内的字段参数探索。理解由偶极粒子组成的链中的波动的作用不仅从基本观点来看是重要的，而且它还可以帮助理解这种结构对抗热噪声的稳定性，这与微流体和芯片实验室应用有关。
2017-07-25 cond-mat.soft
