Observation of a crossover in kinetic aggregation of Palladium colloids
利用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）研究了钯胶体在WO 3/玻璃薄膜表面的生长过程。采用脉冲激光沉积（PLD）方法在不同温度下制备了薄膜。将PdCl 2（aq）液滴注入表面上，并且在蒸汽氢的存在下，通过还原反应过程干燥液滴。两个不同的聚集制度的钯胶体观察到的基板。我们认为，聚集动力学的变化出现时，测得的水滴接触角（CA）的WO 3/玻璃薄膜通过一定的阈值，即CA = 46度，其中发生交叉的钯胶体的动力学聚集。我们的研究结果表明，钯聚集体的质量分形维数遵循幂律行为。根据不同的衬底沉积温度，在快速聚集状态下的分形维数（Df）为Df = 1.75（0.02），其中测得的CA值从27度变化到46度。该Df值与其他胶体体系在快速聚集区的动力学聚集非常一致。而对于缓慢聚集状态，CA = 58度，分形维数突然变化为Df=1.92（0.03）。我们还使用了一种改进的Box-Counting方法来计算灰度图像的分形维数，并观察到在CA = 46度附近的交叉保持不变。
2014-12-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colloidal aggregation and critical Casimir forces
最近的一封信[物理。103，156101（2009）]报道了分散在重水和3-甲基吡啶的液体混合物中的胶体颗粒聚集的实验观察。实验数据解释的模型，该模型只占粒子间的静电斥力和吸引力的临界卡西米尔力的竞争效应。然而，在这里，我们表明，报告的聚合实际上发生在相关长度和德拜筛选长度的值的范围内排除了拟议的模型，并在信中提出的实验数据的一个重要部分不能一致地解释在这样一个模型。
2010-06-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colloidal aggregation in microgravity by critical Casimir forces
利用临界Casimir力，利用近场散射方法研究了有重力和无重力条件下胶体凝聚的吸引力强度。微重力和地面实验之间的显着差异，无论是在所形成的分形聚集体的结构，以及增长的动力学。地面测量受到沉降的严重影响，导致反应受限行为。在微重力条件下，观察到一种纯粹的扩散行为，反映在测量的聚集体分形维数以及增长率的幂律行为中。形成的聚集体变得更加开放的吸引力的强度增加。
2012-05-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergence Of Directional Rotation In Optothermally Activated Colloidal System
实验证明光热活性-被动胶体结构在光学约束下可产生定向旋转，其手性和角速度由胶体相对位置、光强及胶体尺寸调控，无需利用光角动量，为布朗引擎及生物旋转动力学研究提供启示。
2023-09-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.AO
Activated bond-breaking processes preempt the observation of a sharp glass-glass transition in dense short-ranged attractive colloids
我们研究-使用分子动力学模拟-在一个密集的短程有吸引力的胶体玻璃的动力学的温度依赖性，找到证据的动力学玻璃-玻璃转变的理想模式耦合理论预测。根据这一理论，两种不同的玻璃是稳定的，一种是通过排斥体积，另一种是通过短程吸引相互作用。通过研究密度自相关函数，我们发现短程吸引玻璃是不稳定的。事实上，激活的键断裂过程慢慢地将有吸引力的玻璃转化为硬球玻璃，从而抢先观察到急剧的玻璃-玻璃转变。
2003-09-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Statistical Mechanics of DNA-Mediated Colloidal Aggregation
我们提出了一个统计力学模型的聚集在胶体系统与DNA介导的相互作用。我们用DNA的杂化自由能$ΔG$和两个依赖于模型的性质：平均DNA桥数$\left< N\right>$和有效DNA浓度$c_{eff}$，得到了两粒子结合能的一般结果.我们计算这些参数为一个特定的DNA桥接方案。所有的$n$ -聚体，包括无限的聚集体的分数，被证明是一个单一的参数直接相关的两粒子结合能的通用功能。我们明确地考虑到部分遍历性的问题所产生的缓慢的DNA结合-解结合动力学，并引入的概念的角度定位的DNA连接。通过这种方式，我们得到了DNA热力学和DNA胶体系统中的整体聚集和熔化性质之间的直接联系。该理论的结果被证明是在定量协议与最近的两个实验与微米和纳米尺寸的颗粒。PACS编号：81.16.Dn、82.20.Db、68.65.- k，87.14.Gg
2007-02-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical Casimir forces and colloidal aggregation: A numerical study
我们提出了一个数值研究的有效势$V_\mathrm{eff}$之间的两个硬球胶体分散在溶剂中的相互作用的颗粒，为几个值的温度和溶剂密度，接近溶剂气液临界点。我们研究了通过$V_\mathrm{eff}$相互作用质点系的稳定性，以评估胶体聚集在溶剂相图中的位置，以及它对胶体尺寸的依赖性。我们评估如何排除体积损耗力修改溶剂的吸引力和讨论在何种条件下溶剂的临界波动，在临界Casimir力的形式，可以用来有效地操纵胶体聚集。
2013-04-05 cond-mat.soft
Aggregation of superparamagnetic colloids in magnetic fields: the quest for the equilibrium state
超顺磁性胶体在强外场中的实验和模拟研究系统地表明了一个不可逆的聚集过程，其中颗粒链稳定增长，平均尺寸随时间呈幂律增长。在这里，我们表明，通过采用朗之万动力学模拟存在不同的聚集行为：聚集体形成在一个短暂的时期和系统达到一个平衡分布的聚集体大小。热力学自组装理论支持的模拟结果，它还预测，在平衡态的平均聚集体尺寸仅取决于一个无量纲参数相结合的胶体的体积分数phi0和磁耦合参数伽玛。这种新的行为可以观察到的条件下进行了讨论。
2010-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Light Activated Self-Propelled Colloids
合成了光活化的自推进胶体，并利用光学显微镜研究了它们的主动运动。我们提出了一个通用的路线，使用不同的光敏材料，并展示了多波长的激活和推进。由于两种半导体材料（αFe2 O3和TiO2）的光电化学性质，能量高于带隙的光会引发过氧化氢的分解反应，并在颗粒周围产生化学云。它诱导与相邻胶体的泳动吸引以及基底上颗粒的渗透自推进。我们使用这些机制来形成胶体货物以及自推进粒子，其中光激活组件嵌入到介电球体中。粒子沿着由热波动随机化的方向自推进，并表现出持续的随机行走。对于足够的表面密度，颗粒自发地形成“活晶体”，其是移动的，分裂和重组。利用外加磁场控制粒子的方向，我们发现致密相的形成是粒子迎面碰撞的结果。这种效应本质上是非平衡的，并且是没有细致平衡的系统的一种新的组织原理。通过不同波长自推进的粒子工程家族展示了对系统背后的物理和化学的良好理解，并指出了设计新的自推进粒子家族的一般路线。
2014-10-27 cond-mat.soft
Phase diagram of aggregation of oppositely charged colloids in salty water
研究了两种带相反电荷的胶体在盐水中的聚集行为。我们着重讨论了库仑相互作用在强非对称体系中的作用，其中一个胶体的电荷和尺寸远大于另一个胶体。在溶液中，每个大胶体（大离子）吸引一定数量的带相反电荷的小胶体（$Z$ -离子）形成复合物。如果两种胶体的浓度比使得复合物不带强电荷，则它们以宏观聚集体的形式凝聚。因此，在两个胶体的浓度平面中的相图由夹在复合物的稳定溶液的两个域之间的聚集域组成。聚集域有一个完全聚集的中心部分和两个对应于部分聚集的翼。本文发展了一价盐存在下相图的定量理论。结果表明，随着Debye-Hückel屏蔽半径$r_s$的减小，聚集畴增大，但部分聚集畴的相对尺寸变小。作为该理论的一个重要应用，我们考虑了带有强电荷正球（人工染色质）的长双螺旋DNA的解。我们还考虑我们的理论在体外实验与天然染色质的影响。最后讨论了大离子形状对相图的影响。
2003-11-26 cond-mat.soft
Colloidal particle adsorption at liquid interfaces: Capillary driven dynamics and thermally activated kinetics
最近已经使用数字全息显微镜对水-油界面处的单个胶体微粒（0.5- 1 $μ$ m半径）的吸附进行了实验研究[Kaz \textit{et al., Nat. Mater.}，2012，\textbf{11}，138- 142]。由毛细管力驱动的最初快速吸附动力学之后是出乎意料的缓慢松弛至平衡，其在时间上是对数的并且可以跨越数小时或数天。缓慢的弛豫动力学归因于具有纳米级尺寸（1- 5 nm）的表面“缺陷”的存在，其引起接触线周边的多个亚稳构型。已经提出了考虑这种亚稳构型之间的热活化转变的动力学模型[Colosqui \textit{et al., Phys. Rev. Lett.}，2013，\textbf{111}，028302]，以预测弛豫速率和到慢对数状态的交叉点。然而，在交叉点之前实验观察到的吸附动力学仍然没有研究。在这项工作中，我们提出了一个朗之万模型，它是能够描述整个吸附过程的单个胶体颗粒通过考虑亚稳态产生的表面缺陷和热运动的颗粒和液体界面。在涨落耗散定理的基础上，引入了一个阻力项，该项考虑了由液体界面的热涨落引起的显著的耗散力。Langevin动力学模拟的基础上提出的吸附模型产生密切的协议与实验观察不同的微粒，捕获交叉（快）毛细管驱动的动力学（慢）热激活动力学。
2016-04-23 cond-mat.soft
Dynamic light scattering measurements in the activated regime of dense colloidal hard spheres
我们使用动态光散射和数值模拟研究的方法来平衡和平衡动力学系统的胶体硬球在很宽的密度范围内，从稀释系统非常集中的悬浮液进行玻璃态动力学。我们讨论了几个实验问题（沉降，热控制，非平衡老化效应，动态异质性）时产生的非常大的弛豫时间进行测量。当分析超过七十年的时间，我们发现，平衡弛豫时间，τ_alpha，我们的系统是由模式耦合理论预测的代数发散超过约三十年的窗口。在较高密度下，τ_alpha随距离呈指数增加，达到临界体积分数phi_0，该临界体积分数phi_0远大于模式耦合奇点。这让人想起了分子玻璃形成者在活化状态下的行为。我们将这些结果与以前的工作进行比较，仔细讨论结晶和尺寸多分散性的影响。我们的研究结果表明，一个真正的代数发散τ_α胶体硬球的情况下。
2009-03-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Heterogeneous aggregation in binary colloidal alloys
采用分子动力学（MD）模拟方法研究了两种类型的颗粒在不同类型的力作用下形成非平衡结构的过程。我们研究了结构形成的时间演化以及由此产生的聚集体的结构特性，通过研究径向分布函数（RDF）。由此产生的聚集是很好地描述了一个二元胶体凝胶。我们比较了一种粒子的结构特性。根据MD结果，很明显，两种情况下的RDF之间存在显著差异。此外，我们发现，平均配位数一般是较大的单分散的情况下，考虑所有的面积分数。因此，通过非均相聚集，可以获得各种各样的结构，同时对于单分散胶体聚集形成更紧密堆积的结构。
2002-04-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colloidal aggregation and critical Casimir forces - Reply
在最近的一封信[物理。103，156101（2009）]，我们提出了在具有可忽略的小范德华力的系统中临界Casimir诱导的胶体聚集的实验。我们提出了一个简单的模型的基础上排斥静电和吸引力的临界Casimir力之间的竞争来解释所观察到的聚集。最近的评论[A]。Gammesi，S. Dietrich，arXiv：1006.5897v1]提出，应谨慎对待简单模型的应用领域，它可以通过多种不同的方式进行改进。在此，我们重新审视我们的实验发现，并给出一个答复的评论。
2010-07-05 cond-mat.soft
Structure and aggregation of colloids immersed in critical solvents
我们考虑一个球形胶体粒子的合奏沉浸在近临界溶剂，如二元液体混合物接近其临界分层点。溶剂的相应序参量的长程波动驱动了相关长度的发散。这些临界波动的胶体溶质颗粒的空间限制，作为空腔中的波动介质，限制和修改的波动谱的方式取决于它们的相对配置。这导致有效的，所谓的临界卡西米尔力（CCF）作用在限制表面上。利用现有的知识，我们研究的结构和稳定性，这样的胶体悬浮液，采用有效的，单组分胶体系统的方法。应用两两相加的CCF近似，我们计算了胶体的径向分布函数，这是实验上可访问的。我们分析了胶体聚集由于CCF，从而暗示了以前的实验研究仍在争论中
2012-01-27 cond-mat.soft
Growth of Monodispersed Colloids by Aggregation of Nucleating Subunits
单分散胶体颗粒的形成是一个复杂的过程：在过饱和溶液中迅速产生的核生长成纳米级的初级颗粒，然后聚集（凝结）形成更大的最终胶体。本文综述了一个动力学模型，解释了在这种过程中形成的分散体的窄尺寸分布。动力学方程的数值模拟，与实验模型参数值，报告。该模型进行了测试，涉及形成均匀的球形金颗粒的系统。计算的平均尺寸，粒度分布的宽度，和该过程的时间尺度，同意半定量与实验值。
2000-03-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Hydrophobic Aggregation of Two Colloids: A Thermodynamic Model
胶体聚集可以在从纯胶体热力学到蛋白质相互作用、它们的稳定性以及可能的折叠的各种领域中实现。事实上，胶体聚集与所谓的疏水效应密切相关，对此提出了热力学解释。这种解释是使用Prigogine的基于熵产生的平衡热力学来进行的。它表明，一个可能的不稳定事件可能会导致自发的和不可逆的两个相同或不同的胶体聚集，因为它会导致溶剂分子从胶体表面的解吸。这种解吸是通过最初吸附的分子的化学势最小化的熵产生因子。这可以被视为所谓的“溶剂熵”或“平移熵”的增加。
2013-01-02 cond-mat.other cond-mat.soft physics.chem-ph
Tuning local microstructure of colloidal gels by ultrasound-activated deformable inclusions
胶态凝胶具有对先前剪切事件的记忆，包括稳定的和振荡的。这种嵌入微结构中的记忆会影响凝胶的机械响应，因此可以在精心准备的情况下精确调节材料特性。在这里，我们演示了如何动态的可变形的夹杂物，即气泡，可用于局部调整的胶体凝胶的微观结构。我们研究了两种不同的气泡动力学现象，适用于局部应变周围的材料：溶解由于传质，与$10^{-3}$ S $^{-1}$的特征应变速率;和体积振荡由超声驱动，与$10^4$ S $^{-1}$的特征频率。我们用共聚焦显微镜和粒子跟踪法对Hele-Shaw几何模型中气泡周围的胶体凝胶的微观结构进行了实验研究。在气泡溶解实验中，我们观察到在气泡表面附近形成溶剂袋，但微观结构发生了微小变化。在超声诱导的气泡振荡的实验中，我们观察到一个惊人的重新排列的凝胶颗粒成一个微结构，增加了当地的秩序。高速明场显微镜揭示了高频气泡振荡和稳定的微流流动的发生;两者都有望有助于微观结构中局部秩序的出现。这些意见开辟了道路，局部调整的胶体凝胶的基础上可变形的夹杂物控制的外部压力场。
2021-12-15 cond-mat.soft
Multiscale Modeling of Colloidal Dynamics in Porous Media: Capturing Aggregation and Deposition Effects
研究了饱和多孔介质中多尺度聚集和沉积对胶体动力学的影响。在孔尺度下，胶体的聚集由Smoluchowski方程模拟。基本上，胶体物质分布在不同大小的簇之间。我们把这些集群作为不同的物种参与的扩散-平流-反应机制。这种建模过程允许不同的材料特性在不同的物种之间变化，特别是扩散、聚集、沉积的速率以及平流速度。我们应用周期性均匀化过程来深入了解放大模型方程的有效系数。受益于直接访问微观结构信息，我们通过二维数值模拟捕获的效果，聚集的沉积速率恢复这种方式在文献中报道的阻塞和成熟制度。
2014-04-16 cond-mat.soft math.AP
Generic model for tunable colloidal aggregation in multidirectional fields
基于二维布朗动力学的计算机模拟，我们研究了多个外场诱导的具有定向相互作用的胶体粒子的聚集情形。为此，我们提出了一个模型，它允许连续变化的粒子相互作用，从点偶极像补丁一样（四个补丁）。我们发现，作为这种变化的结果，在低密度和温度下发生的非平衡聚集从传统的扩散限制簇聚集（DLCA）转变为涉及旋转键的光滑DLCA;这是伴随着明显的变化的基础晶格结构的聚集体从正方形到六边形有序。随着温度的升高，我们发现了一种向流体相的转变，这与简单的平均场密度泛函理论的结果一致。
2015-05-07 cond-mat.soft
Reaction-limited Colloidal Aggregation Induced by Salt and Inert Polymers
20 nm胶体SiO_2的盐诱导聚集后，光透过率随盐诱导聚集的增加而增加，其动力学形式为exp[-（t/t_0）^α]，其中α= 2.6，t_0为反映胶体稳定性的经验时间常数。我们发现t_0与离子强度呈幂律关系，这可以用经典的DLVO理论来解释。中性聚合物聚乙二醇（PEG）加速聚集速率，并且具有较高分子量的那些更有效地诱导聚集，具有类似拉伸指数形式的动力学。目前的聚合物介导的相互作用的理论提供了一个合理的解释PEG的效果。拉伸指数动力学的光传输被发现是一致的集群大小的动态缩放模型的聚集。
2007-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Aggregation of colloidal nanoparticles in polymer matrices
本文综述了我们最近对一种特殊类型纳米复合材料的结构和力学性能的一些研究。在二氧化硅-胶乳体系中，具有二氧化硅夹杂物的胶乳膜由两种组分的胶体溶液形成。在溶液干燥期间，可以通过溶液的物理化学性质来控制二氧化硅域的形成。可以生成嵌入聚合物基质中的定义明确的二氧化硅聚集体，并且所得纳米复合材料的机械性能已被证明与平均结构直接相关。
2005-10-19 cond-mat.soft
Aggregation Patterns of Salt Crystalizing in Drying Colloidal Solvents
我们报告了一项研究的结构的胶体凝胶液滴含有溶解的氯化钠。这些成分分离并形成复杂的图案。盐以分形和多重分形树枝状形式结晶，这由形成胶体凝胶的材料决定。这里使用了马铃薯淀粉、明胶和羧甲基纤维素。基质在某些情况下也起作用。显示了不同放大倍数的照片和显微照片。
2012-08-02 cond-mat.soft physics.chem-ph
Dynamics of colloidal aggregation in microgravity by critical Casimir forces
利用临界Casimir力，研究了微重力条件下扩散受限胶体聚集的吸引强度依赖性。通过近场散射，我们测量的静态和动态结构因子的聚集体的聚集过程的演变。在理想的微重力条件下的静态和动态结构因子的同时测量，使我们能够唯一地确定的流体动力学和回转半径的比例作为集合体的分形维数的函数，使我们能够阐明的内部结构的聚集体作为相互作用的潜力的函数。我们发现，质量是均匀分布在所有对象的分形维数范围从2.55为浅到1.75为最深的潜力。
2013-04-26 cond-mat.soft
The Role of Collective Elasticity on Activated Structural Relaxation, Yielding and Steady State Flow in Hard Sphere Fluids and Colloidal Suspensions Under Strong Deformation
我们从理论上研究了外部变形的影响激活结构松弛和玻璃硬球流体的非线性力学响应的基本方面的非平衡版本的Elementary集体非线性Langevin方程（ECNLE）理论的背景下。ECNLE理论将激活松弛描述为一个耦合的局部-非局部事件，涉及局部笼化和更长范围的集体弹性，后者随着填充分数的增加变得更加重要。核心的新问题是，这种物理图像，以及相对于弹性物理学的笼的重要性，如何取决于外部应力，应变和剪切速率。理论预测的变形诱导的流动性增强，松弛开始加速在显着较低值的应力，应变或无量纲剪切速率，变薄的结构弛豫时间和粘度与表观幂律指数，一个非零的激活势垒在剪切变薄制度，赫歇尔-Bulkley形式的速率依赖的稳态剪切应力，动态屈服应力随填充分数呈指数增长，并降低了变形下的动态脆性和不均匀性。实验和模拟的结果进行了对比，定性或更好的协议是found. An总括性的结论是，变形大大降低了大部分，但不是所有的，物理问题的重要性，与应力相关的动态异质性现象定性敏感的集体弹性的较长范围的集体弹性效应。总的来说，非线性流变学是一个更局部笼规模的问题比静态松弛，虽然与变形修改激活过程仍然很重要。
2020-06-24 cond-mat.soft
Mechanism of Formation of Monodispersed Colloids by Aggregation of Nanosize Precursors
在许多情况下，已经通过实验确定，从均匀溶液中沉淀单分散胶体是一个复杂的过程。具体而言，发现在许多系统中，在过饱和溶液中快速产生的核生长成纳米级初级颗粒（单线态），然后在由这些单线态的不可逆捕获主导的过程中凝结形成大得多的最终胶体。本文描述了一个动力学模型，解释了在这样的系统中形成的分散体的窄尺寸分布。动力学方程的数值模拟，与实验模型参数值，报告。该模型进行了测试的系统，涉及形成均匀的球形金颗粒的还原氯化金在水溶液中。计算的平均尺寸，粒度分布的宽度，和该过程的时间尺度，同意合理地与实验值。
1998-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
How Peclet number affects microstructure and transient cluster aggregation in sedimenting colloidal suspensions
我们研究如何改变的Péclet数（Pe）影响的胶体颗粒，通过短程吸引力相互作用的稳态沉降。通过采用混合分子动力学模拟方法，我们证明了平均沉降速度从低Pe数时的非单调依赖于堆积分数的变化，到高Pe数时的单调减少。在低Pe数时，对关联函数接近于它们的平衡值，但随着Pe数的增加，观察到与平衡形式的重要偏差。虽然我们采用的吸引力不足以形成永久集群，他们诱导瞬态集群的行为也受到Pe数。特别是，集群更有可能碎片和不太可能聚集在更大的Pe数，发现更大的集群的概率随着Pe数的增加而降低。有趣的是，在我们研究的范围内，团簇的寿命或多或少与Pe数无关。相反，发生簇分布的变化是因为随着Pe数的增加，更大的簇不太可能形成。这些结果说明了一些微妙之处，发生在交叉从平衡像纯粹的非平衡行为之间的平衡对流和热力的变化。
2012-01-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Capture on High Curvature Region: Aggregation of Colloidal Particle Bound to Giant Phospholipid Vesicles
最近的一个观察，膜介导的吸引力和有序聚集的胶体颗粒结合到巨大的磷脂囊泡（I。科尔托弗雷德勒角R. Safinya，Phys. Rev. Lett. {\bf 82}，1991（1999））在Helfrich曲率弹性理论框架下对脂双层流体膜进行了理论研究。由于囊泡的凹部或腰部区域具有最高的局部弯曲能量密度，胶体珠在这些地方的聚集可以最大限度地降低弹性能。我们的计算表明，在凹区珠降低其能量$\sim 20 k_B T$。对于轴对称哑铃囊泡，沿腰部的局部曲率能量密度相等地最大，因此珠粒可以以变化的间隔距离自由分布。
1999-06-30 cond-mat.soft q-bio
Quorum sensing of light-activated colloids in nematic liquid crystals
本研究提出一个实验平台，展示分散在向列型液晶中的光激活胶体可通过独特自驱动机制实现运动模式切换与群体感应，进而引发聚集相分离，为利用液晶和胶体特性创造类生命自适应材料提供了新途径。
2025-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
Shear-induced reaction-limited aggregation kinetics of Brownian particles at arbitrary concentrations
剪切浓悬浮液中相互作用布朗粒子的聚集是胶体和软物质科学中的一个重要问题。此外，它作为一个模型，以了解在体内发生的生物化学反应，其中拥挤和剪切发挥重要作用。我们提出了一个有效的介质方法内的Smoluchowski方程与剪切，它允许一个计算遇到动力学通过一个势垒剪切下在任意胶体浓度。在简单剪切流中的模型胶体系统上的实验支持所考虑的范围内的模型的有效性。通过将Kramers的速率理论推广到集体流体动力学的存在下，我们的模型解释了增加胶体浓度时剪切诱导的反应限制聚集动力学的显着增加。
2010-04-13 cond-mat.soft
Protein-Polymer Mixtures in the Colloid Limit: Aggregation, Sedimentation and Crystallization
虽然蛋白质被视为具有球对称相互作用的粒子，但实际情况要复杂得多。迈向更高复杂性的一个简单步骤是将蛋白质视为非球形颗粒，这就是我们在这里追求的方法。我们研究了增强型绿色荧光蛋白（eGFP）在加入非吸附性聚合物聚乙二醇（PEG）后的相行为。从小角度X射线散射，我们推断eGFP经历二聚化，并且我们将二聚体视为具有纵横比$L/D-1 = 1.05$的球形圆柱体。尽管复杂的性质的蛋白质，我们发现，相行为是类似的硬spherocylinders与理想的聚合物expletant，表现出聚集，并在一个小区域的相图，结晶。通过比较我们对聚集开始的测量与对硬胶体和理想聚合物的预测[S. V. Savenko和M. Dijkstra，J. Chem. Phys 124，234902（2006）和F. lo Verso等人，E73，061407（2006）]中，我们发现了良好的一致性，这表明eGFP蛋白与硬球柱和理想聚合物一致。
2021-06-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Distinct aggregation patterns and fluid porous phase in a 2D model for colloids with competitive interactions
在本文中，我们探讨了自组装模式的二维胶体系统使用广泛的Langevin动力学模拟。提出的对势模型的竞争相互作用有一个短程长度尺度之间的第一邻居和第三邻居的第二特征长度尺度。我们研究了温度和胶体密度对组装形貌的影响。电势显示聚集模式类似于在以前的工作中观察到的，作为集群，条纹和多孔相。然而，我们在高密度和温度下观察到具有高流动性的多孔中间相，我们称之为流体多孔相，而在较低温度下，多孔结构是刚性的。对于固体和流体多孔相中的胶体和孔观察到三角形堆积。我们的研究结果表明，多孔结构是很好地定义了一个大范围的温度和密度，流体多孔相是竞争的相互作用和随机力的结果从Langevin动力学。
2017-12-28 cond-mat.soft
Ion-specific colloidal aggregation: population balance equations and potential of mean force
最近报道的胶体聚集数据获得不同的一价盐（NaCl，NaNO $_3$，和NaSCN），并在高电解质浓度匹配的随机解的主方程，以获得键的平均寿命和键形成概率。这是针对具有相似粒度和绝对电荷的阳离子和阴离子系统进行的。在Cl $^-$、NO $_3^-$、SCN $^-$系列之后，从动力学数据拟合程序获得的参数表明：i）对于两种胶乳，存在平均力势（PMF）势垒并且其有增加的趋势。ii）对于阳离子体系，接触时PMF的增加趋势，而对于阴离子体系，PMF的值几乎恒定。（三）次级极小值的深度呈下降趋势。这种复杂的行为通常由蒙特卡罗模拟支持，实施该模拟以获得浸入相应电解质溶液中的一对胶体颗粒的PMF。所有这些发现都与Derjaguin、Landau、Verwey和Overbeek理论的预测相反。
2014-12-27 cond-mat.soft
Models of Synthesis of Uniform Colloids and Nanocrystals
我们提出的建模方法来解释机制的控制均匀性（窄分布）的尺寸和形状的纳米尺寸的晶体和微米尺寸的胶体的合成。我们认为这些情况下，纳米晶体形成的突发成核。然后，胶体通过纳米晶体的聚集而自组装。耦合动力学过程都是由扩散运输控制的，产生在许多应用中使用的定义明确的胶体分散体。我们解决的颗粒结构选择的建模方面，从成核到生长的聚集和机制的出现的颗粒形状。
2010-06-03 cond-mat.soft
Regulating Aggregation of Colloidal Particles in an Electro-Osmotic Micropump
通过微流体通道的不受限制的颗粒输送对于包括芯片实验室设备在内的广泛应用至关重要。在这篇文章中，我们使用视频显微镜研究了在盐梯度存在下，胶体颗粒在微米级二氧化硅通道开口处的电渗聚集。颗粒聚集最终导致通道堵塞，这可以通过施加的电势的时间调节反转来解除。我们通过斯托克斯-泊松-能斯特-普朗克方程在一个几何形状，近似真实的样品数值模拟我们的系统。这使我们能够识别由电场和盐梯度诱导的运输过程，并提供其平衡导致聚集的证据。我们进一步实验证明，通过通道的胶体的净流量可以通过施加具有适当调谐的占空比的方波电势来实现。我们的研究结果有助于指导微流体和纳米流体泵的设计，允许受控的颗粒传输，并为超滤中的防污提供新的见解。
2021-03-31 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
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
Kinetic Criticality in Linker-Mediated Colloidal Aggregation
Center for Functional Nanomaterials, Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室功能纳米材料中心）；Department of Chemical Engineering, Columbia University（哥伦比亚大学化学工程系）；Avram and Stella Goldstein-Goren Department of Biotechnology, Ben-Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学阿夫拉姆和斯特拉·戈德斯坦-戈尔恩生物技术系）；Department of Applied Physics and Applied Mathematics, Columbia University（哥伦比亚大学应用物理与应用数学系）；Center for Nanomedicine, Institute for Basic Science（基础科学研究所纳米医学中心）；Department of Nano Biomedical Engineering, Yonsei University（延世大学纳米生物工程系）
通过理论与DNA连接金纳米颗粒实验，揭示连接子介导的聚集因团簇反应性演化而偏离经典Smoluchowski动力学，发现由连接子丰度控制的动力学临界点，并验证了停滞、加速生长和标度塌缩。
2026-06-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
Formation of Monodispersed Cadmium Sulfide Particles by Aggregation of Nanosize Precursors
单分散球形硫化镉颗粒被用作模型系统，以解释在形成胶体的纳米尺寸亚基的聚集的尺寸选择。采用几种混合反应物的程序来沉淀这些固体并遵循颗粒生长的动力学。为了拟合实验结果，开发了模型速率方程的有效数值模拟技术。我们的研究结果证实了最近提出的两个阶段的增长机制，通过成核的纳米尺寸的结晶初级颗粒和随后的聚集成多晶二次胶体。
2003-04-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Model of Formation of Monodispersed Colloids
已经积累了大量的实验证据，证明单分散胶体的形成是通过一个更复杂的机制进行的，而不是通常所排除的扩散“爆裂成核”过程。相反，窄尺寸分布胶体分散体的合成涉及几个阶段，即，在过饱和溶液中产生的核生长成纳米尺寸的亚单位，然后聚集形成大得多的均匀次级颗粒。为了解释在这样一系列的过程中的大小选择，结合两个生长/聚集阶段的动力学模型。早期的研究表明，初级粒子的爆发成核生长强烈依赖于进入亚临界胚胎自由能中表面项的有效表面张力的值。本工作的目的是确定一个适当的控制参数的过程中的二次粒子聚集。修改的聚集率占单线态尺寸和聚集体扩散率只产生很小的变化。然而，在二聚体形成速率中引入“瓶颈”因素对最终的尺寸分布有深远的影响，并提出了可能的尺寸控制机制。
2001-03-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamic clustering in active colloidal suspensions with chemical signaling
在本文中，我们实验研究了自推进胶体的致密活性悬浮体的相行为。除了观察到的固体状和气体状相的高密度和低密度，一种新的簇相的报告在中间密度。这是一种致密聚集体的静止集合体，其平均尺寸随着活动而增长，作为自推进速度的线性函数。虽然可以考虑不同的可能的dupi来解释这些观察结果-例如最近提出的通用速度减弱不稳定性-，我们表明，实验结果是由一个趋化聚集机制，最初引入考虑细菌聚集，并在这里考虑胶体游泳者之间的扩散泳化学相互作用。
2012-02-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Role of particle aggregation on the structure of dried colloidal silica layers
胶体干燥的过程在包括光子学或生物技术在内的许多领域中让位于粒子自组装。然而，在干胶体层中驱动最终颗粒排列的机制和条件仍然难以捉摸。在这里，我们研究了干燥速率如何选择在四个不同的二氧化硅纳米球悬浮液中的厚干燥层的纳米结构。取决于颗粒尺寸和分散性，在干燥表面处发生无定形排列、结晶排列或速率依赖的无定形到结晶转变。在两种最多分散的悬浮液中观察到无定形排列，而当分散度较低时发生结晶。与直觉相反，在后一种情况下，较高的干燥速率有利于颗粒的有序化。为了补充这些测量并评估层的整体性能，进行了层孔隙率测试。对于本文研究的所有悬浮液，更快的干燥产生更致密的干燥层。结晶表面排列意味着大体积分数（$\sim$ 0.65），而在具有低（低至$\sim$ 0.53）或高（$\sim$ 0.65）体积分数的层中可以观察到非晶排列。最后，我们证明，通过有针对性的额外的实验和SAXS测量，层的包装结构主要是由聚集体的形成和随后的包装，而不是由布朗扩散和对流之间的竞争。这突出表明，除了Peclet数之外，还应考虑第二个无量纲比率，即蒸发时间尺度上的聚集。
2020-12-10 cond-mat.soft
Dynamic light scattering from colloidal fractal monolayers
我们解决实验的问题，如何确定的界面的粘弹性的表面单层的结构。用光学显微镜和表面准弹性光散射研究了碳酸钙$_3$颗粒在空气-水界面上的聚集行为。团簇-团簇聚集形成的结构是二维分形，其生长最终形成一个扩展网络。这个过程是通过图像分析来测量的。在同一个系统中，我们测量界面的热波动（表面波纹）的动态，我们讨论了松弛过程是如何受到不断增长的集群。我们发现，当两个长度尺度相当时，结构开始强烈地阻尼涟波。没有测量宏观表面压力，这与浓度对应于表面覆盖度的脂质、表面活性剂或聚合物单层形成对比。这一观察结果以及用传统模型拟合涟波子谱的困难表明，一种不同的物理机制可能是该系统中观察到的涟波子阻尼的原因。
2002-01-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of the number of patches on the growth of networks of patchy colloids on substrates
本文用数值方法研究了片状球形胶体在平板基底上的不可逆聚集。我们考虑$n$ -补丁颗粒和表征的不可逆聚集动力学依赖于$n$。对于所有值的$n$，认为在这项研究中，不断增长的界面的聚集是在Kardar-Parisi-Zhang普适类，虽然散装结构表现出丰富的依赖$n$。特别地，堆积密度随$n$而变化，并且对于具有较少斑块的颗粒，网络更有序。对于具有低$n$的颗粒网络，也观察到键的优选取向。
2014-09-29 cond-mat.soft
Phase diagram of two-patch colloids with competing anisotropic and isotropic interactions
片状颗粒被认为是蛋白质聚集的一个很好的模型。计算了两块胶体粒子在各向同性势作用下的凝聚平衡相图。这项研究表明，根据各向同性和各向异性势的相对强度，不同的相共存，如无序的簇，链，晶体和束，这些相也报告了葡萄糖异构酶蛋白。我们还表明，形成网络的束是亚稳态对形成的结晶有利的有限尺寸的束，这也是亚稳态的结晶稳定的晶体。这些纤维束似乎是螺旋状的结构，类似于在镰状细胞血红蛋白中观察到的结构。
2019-05-04 cond-mat.soft
Phase diagram and aggregation dynamics of a monolayer of paramagnetic colloids
我们建立了一个可调的胶体系统和相应的模拟模型，用于研究长程磁相互作用影响下粒子聚集的相行为。单层顺磁性粒子受到具有静态垂直分量和快速旋转面内分量的空间均匀磁场的作用。相互作用的符号和强度随旋转磁场的倾斜角$θ$而变化。对于一个纯粹的面内场，$θ=90^{\circ}$，相互作用是有吸引力的，实验结果符合平衡和平衡预测的基础上的两体相互作用模型。对于倾斜角$50^{\circ}\lesssim θ\lesssim 55^{\circ}$，两体相互作用给出了短程吸引和长程排斥（SALR）相互作用，这预示着平衡微相的形成。然而，在实验中，观察到不同类型的组装。在模型中包含三体（和高阶）项并不能解决这种差异。因此，我们通过测量随时间变化的团簇尺寸分布来进一步表征异常行为。
2017-04-07 cond-mat.soft
From ageing to immortality: cluster growth in stirred colloidal solutions
该模型描述了在搅拌的胶体溶液中的团簇聚集相互作用的团簇在这个“赢家通吃”模型中竞争生长;对于有限的集合体，最大的团簇总是获胜，即存在均匀的沉积物。在平均场中，该模型表现出玻璃态动力学，具有两个分离良好的时间尺度，对应于个人和集体行为;集群的生存概率最终根据普遍规律$(\ln t)^{-1/2}$下降。在有限维中，玻璃化增强：动力学表现为{ \it老化}和亚稳态，其中斑图形成在每个亚稳态中由{ \it不朽}簇的一部分表现。
2004-11-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Surface-triggered cascade reactions between DNA linkers direct self-assembly of colloidal crystals of controllable thickness
用反应性DNA接头官能化胶体是编程自组装的通用方式。DNA选择性提供了对胶体-胶体相互作用的直接控制，从而允许结构的工程化，例如复杂的晶体或凝胶。然而，局部和有限结构的自组装仍然是一个具有许多潜在应用的开放问题。在这项工作中，我们提出了一个系统，其中功能化的表面引发的连接器之间的级联反应，导致自组装的晶体具有可控的层数。具体而言，我们认为胶体颗粒功能化的两个家庭的互补DNA连接器与移动锚定点，如在实验中发现的使用乳液或脂质双层。在本体中，由互补接头对形成的颗粒内连接防止颗粒间桥的形成，从而防止胶体-胶体聚集。然而，胶体与表面强烈相互作用，因为后者可以使颗粒内的连接不稳定。当与表面直接接触时，胶体被激活，这意味着它们具有更多准备反应的未配对DNA接头。然后，活化的胶体可以通过形成颗粒间的连接从本体中捕获和活化其他胶体。使用模拟和理论，通过现有的实验验证，我们澄清了热力学的激活和绑定过程，并解释如何粒子-粒子的相互作用，在吸附相，减弱作为从表面的距离的函数。后一种观察结果表明，自组装有限聚集体具有可控的厚度和平坦的固-气界面的可能性。我们的设计提出了一个新的途径来制造异质和有限的结构。
2018-12-19 cond-mat.soft physics.bio-ph
Shear-induced anisotropic decay of correlations in hard-sphere colloidal glasses
通过对胶体玻璃在稳态剪切作用下微观涨落的实空间实验和计算机模拟，研究了微观涨落的空间相关性。它示出，而一个粒子的波动的分布总是各向同性的，无论剪切的相对重要性相比，热波动，它们的空间相关性表现出显着的敏感性剪切诱导和热激活松弛之间的竞争。相关性是各向同性的热为主的制度，但发展强烈的各向异性剪切占主导地位的微观波动的动力学。我们讨论的相关性，这一观察，以更好地了解剪切非晶态固体的流动不均匀性。
2012-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mechanisms of Diffusional Nucleation of Nanocrystals and Their Self-Assembly into Uniform Colloids
我们综述了我们在纳米尺度和胶体颗粒生长的均匀性控制机制建模方面的研究。前者是通过溶液中的爆发成核而产生的纳米晶体。后者，胶体大小的颗粒，是由纳米晶体的自组装（聚集）形成的。在胶体颗粒合成中，两个动力学过程是耦合的，并且两者都由各自的结构单元（单体）的扩散运输控制。这两个过程的相互关系允许合成窄尺寸分布的胶体分散体，这在许多应用中是重要的。本文首先回顾了通过捕获单体单重态的扩散团簇生长的数学模型。“然后分析溶液中纳米颗粒的突发成核。最后，我们将其耦合到纳米粒子聚集形成胶体的二次过程，我们讨论了粒度分布建模的各个方面，以及所考虑的过程的其他功能。
2008-06-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Flash Colloidal Gold Nanoparticle Assembly in a Milli Flow System: Implications for Thermoplasmonic and for the Amplification of Optical Signals
在水中接触的有限数量的纳米晶体的组装和稳定可以使每单位材料的光吸收最大化。在应用中利用的一些局部等离子体性质，例如光热和光信号放大，也将被最大化，这在以较低成本大量生产纳米结构的角度是重要的。主要的锁是使带电粒子紧密接触需要电荷被屏蔽/抑制，这导致快速形成微米聚集体。在这篇文章中，我们表明，包含少于60个颗粒接触的聚集体可以获得与湍流混合器和流动反应器组成的毫流系统。该过程允许在聚集过程开始后的毫秒时间停止快速非平衡胶体聚集过程，这允许控制聚集数。作为一个案例研究，我们考虑了柠檬酸盐包覆的金纳米粒子（NP）和AlCl 3在水中的快速混合，以启动由扩散控制的快速聚集。使用第二混合器注射聚阳离子溶液允许我们在反应时间后通过形成过度充电的阳离子聚集体来阻止聚集过程。我们在几秒钟内获得了由颗粒聚集体组成的几毫升的稳定分散体。我们的主要结果是表明，它是可以掌握的平均聚集数之间的2和60 NP每个聚集体通过改变反应时间在10 ms和1 s之间。
2022-05-03 cond-mat.soft
Interfacial aggregation of self-propelled Janus colloids in sessile droplets
封闭系统中的活微生物通常经历对种群边界的亲和力。这种对界面的亲和力的原因可能是它们的定向运动和流体动力学相互作用的组合，其距离大于它们自身的大小。在这里，我们将表明，自推进Janus颗粒（聚苯乙烯颗粒部分涂有铂）浸没在水滴和过氧化氢倾向于积累在附近的液体/气体界面。有趣的是，尽管存在由溶质Marangoni流引起的蒸发驱动流，但界面累积仍会发生，所述溶质Marangoni流通常倾向于在液滴的本体内重新分布颗粒。通过被动胶体（流动示踪剂）进行额外的实验，并与粒子的主动运动和流体流动的数值模拟比较，我们解开观察到的界面粒子积累背后的主导机制。这些结果使我们能够在活跃的Janus粒子和一些生物微泳者之间进行类比，了解它们如何与环境相互作用。
2022-12-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Star shaped patterns caused by colloidal aggregation during the spreading process of a droplet
本研究发现，当低表面张力的酸性溶液铺展在甘油牛奶混合溶液表面时，铺展过程中在水平面内自发形成星形图案。我们研究了星形图案的出现，由于在实验中使用的甘油溶液与几种粘度和2-甲氧基乙醇水溶液，这是酸性溶液，与几个浓度的界面不稳定性。这一结果表明，星形图案出现在高浓度的2-甲氧基乙醇。我们提出了一个唯象模型，根据我们的实验结果，它解释了以下三点：2-甲氧基乙醇水溶液的甘油溶液的表面上的扩展，与2-甲氧基乙醇混合时发生的变性所造成的牛奶蛋白胶体的胶体聚集，聚集体向移动界面的凹陷区域的积累由清扫效果。该模型再现了星形图案的形成，这是类似的实验之一。此外，该模型提供了一个相图对浓度的2-甲氧基乙醇溶液和粘度的甘油溶液作为控制参数，在我们的实验。相图与实验结果接近。结果表明，上述三点对星形图案的形成是重要的。
2020-08-19 cond-mat.soft nlin.PS
Classical nucleation and growth of DNA-programmed colloidal crystallization
DNA包覆的胶体可以自组装成令人难以置信的多种晶体结构，但这种技术的应用受到对动态结晶途径的理解和控制不足的限制。为了应对这一挑战，我们使用微流体来量化DNA编程胶体晶体的自组装动力学，从热激活成核到晶体生长的反应限制和扩散限制阶段。我们的详细测量的温度和浓度依赖性的动力学在所有阶段沿结晶途径提供了一个严格的测试的经典理论的成核和生长。在考虑到微米级DNA包覆胶体的有限滚动速率后，我们发现这些经典理论的修改版本定量地预测了绝对成核和生长速率。最后，我们应用我们的模型来设计和演示组装大单晶的协议，包括具有明显结构着色的晶体，这是从胶体中创建下一代功能材料的重要步骤。
2021-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
