Gravity-controlled non-equilibrium Casimir pressure in a binary liquid mixture
SISSA — International School for Advanced Studies（国际高等研究院）；INFN（意大利国家核物理研究所）；Faculty of Physics, University of Vienna（维也纳大学物理学院）
研究二元液体混合物中重力控制的非平衡卡西米尔压力，用涨落流体动力学表明平板过剩压力由\(k_{\mathrm{RO}}L\)标度函数描述，大间距时按\(1/(k_{\mathrm{RO}}L)\)衰减，力可吸引或排斥，还提出测量该力的实验装置及估计力大小。
2026-07-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Liquid-crystalline Casimir effect in the presence of a patterned substrate
我们考虑一个双折射液晶由两个平行的平面界面，一个是横向均匀的，另一个由基板赋予周期性的化学条纹图案。基于连续介质理论，我们分析了横向图案对液晶Casimir力的影响，Casimir力作用在距离d处的液晶盒界面上，由于液晶盒指向矢的热涨落。对于比图案周期性大得多的d，图案化衬底的影响可以通过均匀的有效锚定能量来描述。通过调整这个参数，我们恢复以前的结果为液晶卡西米尔力。对于一般情况，即，更小的分离，我们提出了新的数值结果。
2004-05-28 cond-mat.soft
Casimir forces in binary liquid mixtures
如果两个或多个物体浸没在临界流体中，则序参量的临界波动会在这些物体之间产生长程力。由于基本机制，这些力与电磁学中众所周知的卡西米尔力非常相似。对于特殊情况下的二元液体混合物附近的临界分层过渡局限于一个简单的平行板的几何形状，它表明，相应的临界卡西米尔力可以是相同的数量级的分散（范德华力）之间的板。因此，在润湿实验中或通过用原子力显微镜直接测量，在临界状态下通常的分散力的所产生的修改应该是容易检测的。分析估计的Casimir振幅δ在d=4-ε与相应的蒙特卡罗结果在d=3和临界润湿层的厚度和力的测量上的定量效果进行了比较讨论。
1997-03-10 cond-mat.soft
Critical Casimir forces in colloidal suspensions on chemically patterned surfaces
我们研究了胶体颗粒在化学图案化基底存在下浸入水和2，6-二甲基吡啶的二元液体混合物中的行为。接近混合物的临界点，颗粒受到临界Casimir相互作用，力分量垂直和平行于表面。由于这些相互作用的强度和符号可以通过表面性质和混合物温度的变化来调整，临界卡西米尔力允许形成高度有序的单层，但也扩展了胶体作为模型系统的使用。
2008-10-10 cond-mat.soft
The Casimir effect: from quantum to critical fluctuations
量子电动力学（QED）中的卡西米尔效应可能是最著名的涨落诱导长程力作用于浸没在涨落介质（真空中的量子电磁场）中的物体（导电板）的例子。类似的效应出现在统计物理学中，其中作用力，例如，浸入二元液体混合物中的胶体颗粒上的温度受周围介质中发生的经典热波动的影响。由此产生的类卡西米尔力在接近介质的临界点时获得了普遍的特征，并在临界点处成为长程的。反过来，这种普遍性允许人们通过代表性模型从理论上研究力的温度依赖性，并在实验中严格测试相应的预测。与QED相反，临界涨落产生的卡西米尔力可以通过表面处理和温度控制容易地调整强度和符号。本文介绍了薄膜中临界Casimir力普适性质的理论研究的一些最新进展。相应的预测与各种流体润湿层的实验结果非常吻合。我们讨论了如何在一个胶体颗粒和一个平面壁浸入在一个二元液体混合物之间的卡西米尔力已测量与毫微微牛顿的精度，比较这些实验结果与相应的理论预测。
2008-12-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech quant-ph
Qualitative chirality effects on the Casimir-Lifshitz torque with liquid crystals
我们将胆甾相液晶模拟为平面单轴多层系统，其中每一层的取向与相邻层的取向略有不同。这使我们能够在分析上简化Casimir-Lifshitz扭矩的复杂计算。数值结果明显不同的情况下，双折射液晶，它可以被视为块双折射介质。特别是，我们发现，扭矩偏离其通常的正弦曲线的行为作为一个函数的失准角。在双折射晶体面对一个双折射液体的情况下，Casimir-Lifshitz扭矩作为距离的函数比在双折射情况下更慢地减小。在两个胆甾相液晶的情况下，无论是在同手性或在异手性配置，角依赖性定性地改变作为距离的函数。在所有考虑的情况下，有限间距长度的影响是最明显的距离约为10纳米。
2021-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
The influence of dielectric properties on van der Waals/Casimir forces in solid-liquid systems
在这篇文章中，我们提出了计算的范德瓦尔斯/卡西米尔力，所描述的Lifshitz理论，使用测量的介电函数的所有相关材料的波长范围从毫米到亚纳米的固体-液体-固体系统。它示出，即使在所有相关的频率范围内的介电函数是已知的，在介电数据的分散，可以导致非常大的分散在计算的范德华力/卡西米尔力。特别是当液体介电函数的大小变得与相互作用的固体之一的介电函数相当时，对于板-板间距5-500 nm，力的相关变化可以高达两倍。这对应于特定系统的理论预测中高达100%的不确定性。因此，在这种情况下，对Lifshitz理论的准确性检验是相当值得怀疑的。最后，我们讨论了预测的Lifshitz理论关于多个排斥吸引力的过渡与分离距离，以及非平凡的缩放的范德华力/卡西米尔力与距离。
2009-05-06 cond-mat.soft
Surface alignment disorder and pseudo-Casimir forces in smectic-A liquid crystalline films
在近晶-A液晶膜的表面锚定中的随机（无序）组分通常修改热伪Casimir相互作用。淬火型的退火无序通常与热赝卡西米尔力解耦，并产生额外的无序生成的相互作用，与退火无序不同，退火无序对赝卡西米尔力的影响是非加性的。我们认为表面锚定无序的影响，通过假设膜的基板之一是由无序源污染，导致在该基板上的优选分子锚定取向（易轴）的高斯加权分布，具有有限的平均值和方差，或更一般地说，一个均匀的面内，两点关联函数。我们表明，存在的障碍，无论是淬火或退火类型，导致一个显着减少的净热波动力的大小之间的限制基板的膜。在淬火的情况下，这是一个直接后果的附加自由能依赖于方差的障碍，而在退火的情况下，抑制的相互作用力可以理解的基础上的障碍重整化，有效的锚定强度。
2019-09-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Tunability of Critical Casimir Interactions by Boundary Conditions
我们的实验表明，临界Casimir力在胶体系统中可以连续调谐的边界条件的选择。胶体颗粒在水和2，6-二甲基吡啶的混合物中的相互作用势已被测量，在其优先吸附性能的混合物的组分的梯度的基板上。我们发现，在温度不变但相对于梯度不同位置的相互作用势连续地从吸引变为排斥。这表明临界Casimir力不仅对微小的温度变化有反应，而且对表面性质的微小变化也有反应。
2009-10-13 cond-mat.soft
On The Critical Casimir Interaction Between Anisotropic Inclusions On A Membrane
本文采用格点模型和通用的热力学积分方法，研究了二维临界二元混合物中夹杂物之间的临界Casimir相互作用。对于单域夹杂物，我们证明了相互作用是非常长的范围，其幅度强烈依赖于夹杂物的亲和力与物种的二元混合物，范围从排斥时，两个夹杂物有相反的亲和力吸引时，他们有相同的亲和力。当其中一个夹杂物没有任何偏好的物种，我们发现可以忽略不计的关键Casimir相互作用。对于多结构域包含物，模仿膜蛋白通常具有对周围脂质物质具有不同亲和力的几个结构域的观察结果，具有相反亲和力的结构域的存在并不完全取消相互作用。相反，我们可以观察到吸引和排斥相互作用，这取决于它们的相对取向。随着每个夹杂物的域的数量的增加，有效相互作用的范围和幅度以类似的方式减少静电多极。最后，由于结构单元之间卡西米尔相互作用的各向异性特征，由多域夹杂物形成的簇可以导致有效的亲和图案化。
2017-08-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Controlling colloidal phase transitions with critical Casimir forces
临界卡西米尔效应提供了众所周知的量子力学卡西米尔效应的热力学模拟。它作用于浸没在临界二元液体混合物中的两个表面之间，并且是由溶剂的浓度波动的限制引起的。与量子力学效应不同，这种吸引力的大小和范围可以通过溶剂相关长度随温度进行调节，从而为纳米和微米尺度结构的组装提供了新的机会。在这里，我们展示了使用临界卡西米尔力的平衡相的主动组装控制。我们通过精确控制胶体颗粒之间的相互作用，将其引导到分子液体和固体相的类似物中。通过测量临界Casimir粒子对势直接从密度波动的胶体气体中，我们获得洞察液化在小尺度上：我们应用分子液化的范德华模型，并表明，胶体气-液凝聚是准确描述的范德华理论，即使在几个粒子的规模。这些结果开辟了新的可能性，在主动组装控制的微米和纳米结构。
2013-02-20 cond-mat.soft
Pseudo-Casimir interactions and surface anchoring duality in bookshelf geometry of smectic-A liquid crystals
我们分析的横向intersubstrate伪Casimir力，所产生的结果的液晶层的近晶-A膜限制在两个平面基板之间的书架的几何形状，其中等距近晶层被放置垂直于边界表面的热波动。我们讨论的相互作用力的变化作为一个函数的基板间的分离在存在的表面锚定到基板上，显示出的限制波动引起的力是有吸引力的，并取决于穿透长度以及层间距。最强的效果发生在紧密限制的波动，其中表面锚定能量被设置为无穷大，其中单位面积的力与热能成线性比例，与衬底间分离的四次方成反比。通过降低表面锚定能的强度，力的大小首先变弱，但随后随着表面锚定强度进一步降低到零而增加，在这种情况下，力趋于在强锚定的极限下获得的力。
2018-11-27 cond-mat.soft
Composite colloidal assembly by critical Casimir forces
University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；Wageningen University and Research（瓦赫宁根大学和研究机构）；Polish Academy of Sciences（波兰科学院）；Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme（马克斯·普朗克智能系统研究所）
通过临界Casimir力调控胶体粒子群体的自组装行为，实现复杂结晶行为和相图采样。
2026-02-12 cond-mat.soft
Nonadditivity of Critical Casimir Forces
在软物质和凝聚态物理中，有效的相互作用常常是由于涨落场的空间限制而出现的。例如，在二元液体混合物中的微观颗粒受到临界Casimir力，每当它们的表面限制这种溶剂的序参量的热波动时，其范围在接近临界分层点时发散。临界Casimir力被预测为在一个特定的大尺度上是非加性的。然而，这一事实的直接实验证据仍然缺乏。在这里，我们填补了这一空白，报告相关的多体效应的实验测量。特别是，我们专注于三个胶体粒子的光阱，并观察到的临界Casimir力施加在其中一个由其他两个胶体不同的总和，他们分别施加的力量。这种三体效应的大小和范围敏感地取决于溶剂临界点的距离和混合物中两种组分在胶体表面的优先吸附。
2015-11-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.optics
Critical Casimir forces between homogeneous and chemically striped surfaces
最近的实验测量了临界Casimir力作用于胶体浸入在一个二元液体混合物附近的连续分层相变，并暴露于一个化学结构的基板。受这些实验的启发，我们研究了一个系统的临界行为，它属于伊辛普适性类，为膜的几何形状与一个平面壁化学条纹，这样就有一个横向交替吸附偏好的两个物种的二元液体混合物，这是由表面场实现。对于相对的壁，我们采用交替均匀的吸附偏好或均匀的Dirichlet边界条件，其中在晶格模型内是通过开边界条件实现的。通过平均场论、蒙特卡罗模拟和有限尺寸标度分析，确定了作用在两平行壁上的临界Casimir力及其相应的普适标度函数。我们表明，在限制的条纹宽度小的膜厚度相比，条纹表面上的系统有效地实现狄利克雷边界条件，一般不适用于实际流体。此外，临界Casimir力被发现是吸引力或排斥力，这取决于化学图案化表面的条纹的宽度和施加到相对表面的边界条件。
2013-11-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tunable critical Casimir forces counteract Casimir-Lifshitz attraction
量子电动力学中的卡西米尔力出现在微观金属物体之间，因为即使在零温度下也会发生真空电磁涨落的限制。它们在有限温度和物质介质中的推广称为Casimir-Lifshitz力。这些力通常是有吸引力的，导致微器件和纳米器件的金属部件之间普遍存在静摩擦问题。最近，排斥Casimir力已经在实验上实现，但它们对专用材料的依赖阻止了它们的动态控制，从而限制了它们的进一步应用。在这里，我们的实验表明，排斥临界Casimir力，出现在一个临界的二元液体混合物接近临界温度时，可以用来主动控制微观和纳米级的物体与纳米精度。我们证明了这一点，通过使用临界Casimir力，以防止由Casimir-Lifshitz力所造成的静摩擦。我们研究了一个微观金片以上的平面金涂层基板浸在临界混合物。在远离临界温度的地方，由于主要的Casimir-Lifshitz力而发生静摩擦.然而，在接近临界温度时，我们观察到排斥临界卡西米尔力的出现，该力足够强以抵消静摩擦。该实验演示可以通过防止静摩擦以及提供对其组成部分之间作用的力的主动控制和精确可调性来加速微器件和纳米器件的开发。
2022-02-22 cond-mat.soft physics.app-ph
Theory for Glassy Behavior of Supercooled Liquid Mixtures
提出了一个过冷液体混合物的玻璃态动力学模型。给定单个过冷液体的弛豫行为，该模型预测了它们的混合物的弛豫时间随着温度的降低。该模型基于玻璃化动力学的动力学促进理论，为过冷液体的弛豫和玻璃化提供了物理基础。这与经验线性插值（例如，通常用于预测液体混合物的玻璃化转变温度的戈登-泰勒方程）形成对比。为了理解过冷液体混合物的行为，我们考虑了动力学约束的East模型的多组分变体，其中组分具有不同的能量标度，并且当局部移动区域，即，激励，是存在的。使用变分方法，我们确定一个有效的单组分模型与一个单一的有效能量尺度，最好的近似混合物。当缩放由这个单一的有效能量，我们表明，许多液体混合物的实验弛豫时间都崩溃到“抛物线定律”预测的动力学促进理论。该模型可用于预测玻璃质材料的混合物的传输特性和玻璃化转变温度，在大气化学，生物学和制药的影响。
2019-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Casimir amplitudes and capillary condensation of near-critical fluids between parallel plates: Renormalized local functional theory
通过计算序参量分布和Casimir振幅（力密度和巨势），研究了两个平行板之间的近临界流体的临界行为。我们的结果适用于单组分流体和二元混合物。我们假设，壁吸收的二元混合物的流体组分之一选择性。我们提出了一个重整化的局部泛函理论占涨落效应。在温度T和储层中的序参量\infty的平面中执行分析。如果物理量被适当地标度，我们的理论是普适的。如果在储层中受壁面影响的组分稍差，则在体相共存曲线外出现一级毛细冷凝相变线。过渡态的过量吸附在凝聚态和非凝聚态之间不连续变化。随着T的增加，转变线终止于稍低于本体临界温度T_c的毛细管临界点T = T_c^{ca}。在过渡线和本体共存曲线之间的Casimir振幅比其临界点值大10-100倍，并略高于毛细管临界点。
2012-02-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium critical Casimir interactions in binary fluids
浸入临界二元液体混合物中的胶体受到临界卡西米尔力（CCF）的影响，因为它们限制了其浓度波动并通过有效表面场影响后者。迄今为止，CCF仅在热力学平衡下进行了研究。然而，由于临界减速，颗粒周围的序参量很容易被胶体的任何运动或溶剂流动所扰动。这导致了国家合作框架中重大但基本上未探索的变化。本文研究了近临界流体混合物中单个胶体颗粒的拖曳力以及两个胶体在CCF作用下的相对运动。为了解释序参量场、溶剂速度场和粒子运动之间的动力学耦合，我们使用流体粒子动力学方法。这些研究将对CCF的理解从热平衡扩展到与当前实验相关的非平衡过程，并显示临界点附近出现的显著效应。
2013-06-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
How ions in solution can change the sign of the critical Casimir potential
我们表明，亲水性离子存在于一个封闭的，近临界的含水混合物可以导致类似的电荷表面之间的吸引力与相反的优先吸附的两个物种的混合物，即使相应的Casimir电位在不带电的系统是排斥性的。该预测与最近的实验[Nellen { \it{et al.} }，软物质{ \bf{80} }，061143（2011）]一致。我们还表明，带相反电荷的疏水表面可以相互排斥，虽然不带电的表面之间的卡西米尔电位与喜欢的优先吸附（选择性）是有吸引力的。当静电屏蔽长度大于相关长度，并且其中一个限制表面是强选择性和弱带电的，而另一个限制表面是弱选择性和强带电的时，这种行为是预期的。由于弱疏水表面附近的亲水性离子可以过度补偿疏水性的影响，从而使该表面成为亲水性表面，因此Casimir势可以改变符号。我们还预测一个更有吸引力的亲水性表面之间的相互作用和疏水性表面之间的相互作用更排斥的Casimir和Deby-Hückel电位的总和。我们的理论是从微观方法系统地推导出来的，并结合了Landau型理论和Debye-Hückel理论以及熵起源的额外贡献。
2013-08-14 cond-mat.soft
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
Casimir force in dense confined electrolytes
了解浸入电解质溶液中的带电表面之间的力是软物质和液态理论中的经典问题。最近的实验表明，该力呈指数衰减，但在浓电解质的特征衰减长度是显着大于液态理论预测的基础上分析的关联函数在散装电解质。受经典Casimir效应的启发，我们考虑了另一种力产生机制，即由壁限制电解质中的密度波动。我们分析内的随机相位近似，假设离子是点电荷，这种波动引起的力是有吸引力的，也呈指数衰减，尽管衰减长度是一半的散装相关长度。当在平均球近似中考虑排除体积效应时，这些预测会发生显着变化。在高离子浓度的Casimir力被发现是指数阻尼振荡的限制表面之间的距离的函数。我们的分析并没有解决在实验中观察到的过长的屏蔽长度之谜，但表明，由于密度波动的模式限制的卡西米尔力可能是迄今为止未被充分认识的表面-表面相互作用的来源。
2018-02-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Salt-induced changes of colloidal interactions in critical mixtures
我们报告盐依赖的相互作用势的一个单一的带电粒子悬浮在二元液体混合物以上的带电壁。对于对称的边界条件（BC），我们观察到有吸引力的颗粒壁相互作用力，这是类似的临界Casimir力以前观察到的无盐混合物。然而，在反对称BC的情况下，我们发现一个温度依赖的交叉从吸引力到排斥力，这是在强烈对比无盐条件。另外进行的小角X射线散射实验表明，散装临界波动不受盐的加入。这表明，观察到的交叉不能单独归因于临界卡西米尔力。相反，我们的实验指向一个可能的耦合之间的离子分布和浓度分布的二元混合物，然后影响在这样的系统中的相互作用电位。
2011-04-28 cond-mat.soft
Critical Casimir interaction between colloidal Janus-type particles in two spatial dimensions
我们研究胶体粒子与化学不均匀的表面悬浮在一个临界二元液体混合物。不均匀的颗粒表面是由补丁交替吸附偏好的两个组成部分的二元溶剂。通过用临界伊辛模型描述二元液体混合物\emph{at}及其相溶点，我们利用了它在二维空间中的共形不变性。这使我们能够准确地确定普遍的配置文件的顺序参数，能量密度和应力张量，以及他们的一些关联函数围绕一个单一的粒子的各种形状和配置的表面补丁。形式主义包括几个有趣的配置，包括Janus粒子的圆形和针形状的偶极对称和圆形粒子的四极对称。从这些单粒子的属性，我们构建了所谓的小粒子算子展开（SPOE），这使我们能够获得渐近精确的表达式的位置和方向相关的临界Casimir相互作用的粒子与遥远的物体，如另一个粒子或限制壁的半平面，带，或楔，与各种边界条件的序参量。在几种情况下，我们比较了大距离与近距离的相互作用（但在分子尺度上仍然很大）。我们还比较了我们的分析结果与最近的模拟数据的两个Janus粒子。
2019-08-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Competing interactions near the liquid-liquid phase transition of core-softened water/methanol mixtures
水是一种独特的物质，具有一长串的热力学、动力学和结构异常，这些异常通常归因于分子间相互作用中两个特征长度尺度之间的竞争。人们一直认为，潜在的液-液相变（LLPT）结束于液-液临界点（LLCP）的水的异常行为的核心。这种转变，已被证明在多个模拟研究似乎是抢占实验自发结晶。在这里，为了暴露在过冷制度中观察到的LLPT附近的自发结晶，和密度异常之间的连接，我们进行了广泛的分子动力学模拟的模型混合物的核心软化水和甲醇。类纯水流体表现出LLPT和密度异常。相比之下，我们的纯甲醇类模型确实有一个LLPT，但缺乏密度异常。我们的研究结果说明了密度异常的消失和自发结晶的温度增加之间的关系：一旦这个温度超过LLCP的临界温度，没有密度异常观察。这种奇特的特征说明了如何微调的竞争相互作用决定了水/酒精混合物的异常行为。
2020-08-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical Casimir Forces and Colloidal Phase Transitions in a Near-Critical Solvent : A Simple Model Reveals a Rich Phase Diagram
从实验研究中，它是众所周知的，胶体颗粒悬浮在一个近临界二元溶剂表现出有趣的聚集现象，往往与胶体相变，并假定是由长程溶剂介导（SM）的相互作用（临界Casimir力），设置（发散）的相关长度的溶剂驱动。我们提出了第一个模拟和理论研究的三元混合物，模仿这种情况的一个明确的模型。有效的SM对相互作用和完整的三元相图确定的布朗盘悬浮在一个明确的二维超临界二元液体混合物。气-液和流体-固体的转变中观察到的一个区域，延伸以及远离临界的溶剂储层。我们讨论在何种程度上一个有效的对潜在的描述可以占我们观察到的相行为。我们的研究提供了一个新的视角如何临界波动的溶剂可能会影响胶体自组装。
2014-12-17 cond-mat.soft
Effect of antagonistic salt on confined near-critical mixture
我们考虑了一个近临界二元混合物与拮抗盐之间的弱电荷和选择性表面限制。该系统的介观泛函是由系统的粗粒化过程从微观描述发展而来。的功能减少到Landau-Brazovskii功能的两亲性系统之间的相关长度在临界二元混合物和筛选长度足够大的比例。我们的理论结果与实验观察[Sadakane et. al. J. Chem. Phys. { \bf 139}，234905（2013）]一致，即拮抗盐和表面活性剂都导致类似的介观结构。对于非常小的盐浓度$ρ_{ion}$，Casimir电位与存在无机盐时相同。对于较大的$ρ_{ion}$的卡西米尔电位采取最小值，然后是最大值为几十纳米的顺序的分离，并表现出振荡衰减非常接近临界点。对于几十纳米的分离，具有几百纳米线性尺寸的表面之间的电势可以是$k_BT$的量级。我们已经证实，在实验研究的样品中[Sadakane等人J. Chem. Phys. { \bf 139}，234905（2013），Leys等人软物质{ \bf 9}，9326（2013）]，与Casimir势的振荡周期相比，衰减长度太小，但是可以在更接近临界点的地方观察到振荡力。
2014-06-13 cond-mat.soft
Thermodynamic model for the glass transition: deeply supercooled liquids as mixtures of solid-like and liquid-like micro-regions
对于刚高于其玻璃化转变温度的深度过冷液体，我们提出了一个简单的热力学模型，其中深度过冷液体被假定为类固体和类液体微区的混合物。类液体区域的摩尔分数控制着过冷液体的热力学性质，而类固体区域的摩尔分数控制着过冷液体的弛豫时间或粘度。从深过冷液体的摩尔过剩熵的温度依赖性出发，导出了类液区摩尔分数的温度依赖性，从而得到了深过冷液体的弛豫时间或粘度的温度依赖性.我们的模型的一个中心参数，然后被证明是一个衡量的脆弱性的过冷液体。我们还提出了一种方法来测试我们的物理图像的深度过冷液体的分子动力学模拟的模型液体。
2012-10-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase-Separation Transition in Liquid Mixtures Near Charged Objects
我们研究了非极性液体混合物在弯曲带电物体（如电极或带电胶体）附近的热力学行为。对于物体上足够小的电荷，或者等效地，小电势，介电泳力导致靠近胶体的极性更大的液体富集。然而，存在电荷（或电势）的临界值，在该临界值以上发生相分离转变，并且高介电常数和低介电常数组分之间的界面变得尖锐。给出了解析的和数值的组分分布，找到了平衡前沿位置与电荷或电压的函数关系，并利用简单的Cahn-Hilliard型方程研究了空间非均匀电场中相分离的动力学.我们发现一个指数松弛的组合物前的位置，与特征时间取决于收费，混合物的组成和环境温度。
2008-08-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective Pair Interaction of Patchy Particles in Critical Fluids
本文研究了两个球形胶体在接近临界分层点时的临界Casimir相互作用。每种胶体的表面都倾向于一种混合物，但任意大小的圆形斑块除外，其中另一种是首选。对于这样的对象，我们计算，在Derjaguin近似下，描述临界Casimir势的标度函数，我们用它来推导作用在两种胶体上的力和力矩的所有分量的标度函数。结果与现有的实验数据进行了比较。此外，推导出势的标度函数与力和力矩的标度函数之间的一般关系。
2020-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Casimir Forces at Tricritical Points: Theory and Possible Experiments
利用场论方法和利用共形不变性，我们研究Casimir力在三临界点所施加的长程涨落的序参数场。特别注意的情况下，对称性被打破的边界条件（非凡的过渡）。除了平行板的配置，我们还讨论了两个单独的球和一个单一的球附近的平面壁，这可能是一个模型的胶体粒子浸没在流体中的几何形状。在具体的情况下，三元混合物的定量比较与临界卡西米尔和范德华力表明，特别是与临界破坏边界，三临界卡西米尔力是相当强的临界之一，并占主导地位的竞争也范德华力。
1997-02-28 cond-mat.soft
Orientational orders in binary mixtures of hard HGO molecules
研究了非球形分子二元混合物的液晶相。混合物的组分是两种硬高斯重叠（HGO）分子，一种分子伸长参数小（小HGO分子）在本体中不能形成稳定的液晶相，另一种分子伸长参数大（大HGO分子）在本体中容易形成液晶相。在混合物中，与大分子HGO一样，小分子HGO也可以形成取向有序相，这是因为大分子HGO可以形成复杂的限制面，诱导小分子的取向，并在整个二元混合物中产生各向同性-各向异性的相变。我们还研究了由不同延伸率和不同浓度的HGO小分子和大分子组成的不同混合物的跃迁。结果表明，各向异性小分子在受限条件下可能表现出液晶行为。
2003-06-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase diagrams of polymer-containing liquid mixtures with a theory-embedded neural network
我们开发了一个深度神经网络（DNN），用于解释含聚合物液体混合物的相行为。DNN中的关键组件由理论嵌入层组成，该理论嵌入层通过粗粒度平均场论和标度律捕获相位行为的特征，并大大提高DNN的准确性。此外，这一层使我们能够减少混合物相图的DNN的大小。本研究还提出了DNN的预测能力的聚合物溶液和无盐和盐掺杂的二嵌段共聚物熔体的相行为。
2020-01-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microscopic theory for interface fluctuations in binary liquid mixtures
在二元液体混合物的流体界面处的热激发毛细波同时表现出密度和组成的波动。基于非均匀二元液体混合物的密度泛函理论，我们在标准毛细波模型之外，导出了这类体系中流体界面的有效波长依赖哈密顿量。明确的表达式得到的表面张力，弯曲刚度，和耦合常数的组成毛细管波的两个数密度的轮廓表征的混合物。这些结果导致在这样的接口掠入射X射线散射实验的预测。
2006-05-16 cond-mat.soft
Liquid crystalline phases and demixing in binary mixtures of shape-anisometric colloids
本文建立了一个由棒状、片状和球形颗粒组成的二元混合物的形状不等轴颗粒嵌入立方晶格的理论模型。该模型的目的是提供一个工具，在各种液晶胶体，生物和大分子系统的复杂相行为的预测和解释。引入颗粒之间的排斥相互作用，获得了丰富多样的相结构和多相平衡，包括各向同性相、层状相、层状相和柱状相，分层成相同或不同对称性的相，以及同一相中不同种类的混合物的结构显微偏析。
2010-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Controlling the dynamics of colloidal particles by critical Casimir forces
临界卡西米尔力可以在纳米科学和纳米技术的应用中发挥重要作用，由于它们的皮牛顿强度，纳米作用范围，作为温度的函数的精细可调谐性，以及对所涉及物体的表面性质的精确依赖性。在这里，我们调查的自由动力学的一对胶体粒子分散在一个近临界的二元液体溶剂的大部分，使用闪烁的光镊临界Casimir力的影响。特别地，我们测量两种胶体之间的距离的时间演化，以确定它们的相对扩散和漂移速度。此外，我们通过研究所谓的首次通过时间分布的温度依赖性，即，从最初指定的距离开始，颗粒第一次达到一定距离所需的时间。这些数据与蒙特卡罗模拟和Langevin动力学的理论结果符合得很好。
2018-07-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Binding potential and wetting behaviour of binary liquid mixtures on surfaces
本研究基于经典密度泛函理论提出适用于互溶及不互溶二元液体混合物的基底界面润湿相行为理论，揭示了体相行为与基底作用的相互作用可催生多样界面相行为，还给出了结合势形式与液滴分布。
2024-01-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CG
Effect of Ordering on Spinodal Decomposition of Liquid-Crystal/Polymer Mixtures
部分相分离的液晶/聚合物分散体显示出与各向同性混合物中发现的典型结构显著不同的高度纤维状域形态。为了解释这一点，我们数值探讨模型二维流体混合物相分离成一个无规相，富含液晶，共存的各向同性相，富含聚合物的相序和相分离动力学之间的耦合。我们发现，相序可以导致纤维状网络的少数聚合物丰富的阶段。
1998-10-14 cond-mat.soft
Selective-pivot sampling of radial distribution functions in asymmetric liquid mixtures
本文提出了一种选择性采样径向分布函数和非对称液体混合物有效相互作用势的蒙特卡罗算法。我们证明了其效率的硬球混合物，模型系统更一般的相互作用，并比较我们的模拟与几个分析近似。对于包含硬球贡献的相互作用势，该算法产生径向分布函数的接触值。
2007-05-29 cond-mat.soft
Closed-loop liquid-liquid immiscibility in mixture of particles with spherically symmetric interaction
用热力学中心力微扰理论（TPT-CF）研究了具有球对称相互作用的缔合粒子对称二元混合物的相行为。该模型是由二进制汤川硬球混合物与额外的球对称方井位于硬核区域内的关联相互作用和有效的不同物种之间。为了解释由于关联引起的系统包装分数的变化，我们提出了一个扩展版本的TPT-CF方法。除了已知的四种二元混合物相图外，我们还能识别出第五种相图，其特征在于$λ$线与液-汽双结点没有交点，并且出现了具有上、下临界溶解温度的闭环液-液不相容性。
2013-12-16 cond-mat.soft
The no-slip condition for a mixture of two liquids
当两种粘性液体的混合物流过固体壁面时，在使用无滑移边界条件时存在模糊性。质量平均速度、体积平均速度、单个组分速度、上述全部或全部不表现出无滑移，还是上述全部都不表现出无滑移，这一点并不明显。广泛的分子动力学模拟的Poiffille流动的混合物共存的液体物种过去的原子壁表明，每个单独的液体物种的速度满足无滑移条件，因此，质量和体积平均值。
1998-01-28 cond-mat.soft
Critical Casimir force in the presence of random local adsorption preference
研究了伊辛普适类中薄膜几何的临界Casimir力。我们采用均匀的吸附偏好的限制表面之一，而相对的表面表现出淬灭随机无序，导致随机的局部吸附偏好。无序的特征在于参数p，其平均测量表面的优选一种组分的部分，使得p=0，1对应于均匀吸附偏好。通过对改进的哈密顿量的蒙特卡罗模拟和有限尺寸标度分析，确定了临界Casimir力。我们表明，通过调整无序参数p，系统表现出吸引力和排斥力之间的交叉。在p=1/2时，无序允许有效地实现Dirichlet边界条件，这在经典流体中通常是不可访问的。我们的结果是相关的实验实现的临界Casimir力在二元液体混合物。
2015-03-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the microscopic origin of Soret coefficient minima in liquid mixtures
温度梯度在称为热扩散的过程中诱导混合物中的质量分离，并通过Soret系数量化。水溶液的Soret系数最小值的存在一直是有争议的，直到最近，实验和模拟的结合为这种物理现象的存在提供了证据。然而，最小值的物理起源，更重要的是它的普遍性，例如在非水液体混合物中，仍然是一个悬而未决的问题。我们报告存在的最低限度的非极性液体的液体混合物建模为Lennard-Jones混合物，证明了这种现象的普遍性。Soret系数最小值源于热力学因子中的一致最小值，因此表示非理想混合条件的最大化。我们解释了这种效果的微观起源的混合物的原子配位结构。
2022-07-26 cond-mat.soft physics.chem-ph
Critical Casimir interactions around the consolute point of a binary solvent
近临界介质的空间约束改变了其涨落谱，并改变了相应的序参量分布。这些效应导致有效的，所谓的临界卡西米尔力（CCF）作用在限制表面上。这些力对于约束的相对表面处的序参量的类似边界条件是有吸引力的。对于溶解在二元液体混合物中的胶体颗粒，在接近其分层临界点时充当溶剂，因此预期出现相分离成平衡胶体液相和气相。我们分析了这种现象是如何发生在整个热力学附近的二元溶剂的会溶点不对称。通过应用平均场近似和半经验de Gennes-Fisher泛函的场论方法，我们研究了作用于平面平行壁之间以及两个球形胶体之间的CCF及其对温度和近临界二元混合物组成的依赖性。我们发现，对于组合物稍微差的分子优先吸附在表面上，CCF是显着强于临界组合物，从而导致显着的胶体偏析。根据计算得到的胶体间的有效对势，得到的胶体溶液的分凝相图与实验和模拟结果吻合得非常好。
2014-03-21 cond-mat.soft
Note: A replica liquid theory of binary mixtures
已知二元复型液体理论（RLT）与单组分RLT不一致;在所有原子相同的极限下，二元RLT计算的构型熵和玻璃化转变点不同于单组分RLT。更具体地说，一个额外的成分依赖项，或混合熵，保持有限的配置熵计算的二进制RLT。在这个简短的说明中，我们重新制定了RLT，以解决这个问题。
2016-12-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Sedimentation of a two-dimensional colloidal mixture exhibiting liquid-liquid and gas-liquid phase separation: a dynamical density functional theory study
我们提出了动态密度泛函理论的结果的密度分布的时间演化的沉积模型的二维二元混合胶体。混合物的体相行为、其在限制壁处的界面性质和引力场之间的相互作用产生了丰富多样的平衡和非平衡形态。在流体状态下，该系统表现出液-液相分离和气-液相分离。随着系统的沉积，相分离显着影响的动态，我们探讨的情况下，最终状态是一个共存的三个不同的阶段。求解二维的动力学方程，我们发现在某些情况下，两种物质的最终密度分布具有不同于外部势的对称性，这可能是令人惊讶的，考虑到该理论的统计力学起源。文章最后对此进行了讨论。
2013-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Global phase diagrams of binary dipolar fluid mixtures
我们应用改进的平均场密度泛函理论来确定Stockmayer流体的二元混合物的相行为，其球形组分根据嵌入点状偶极矩的Lennard-Jones（LJ）对势相互作用。在系统的数值计算的基础上，我们在温度、压力和两组分化学电势差的三维热力学空间中构建了这些体系的全局相图。研究了汽-液、各向同性液体-各向同性液体、各向同性液体-铁磁液体和铁磁液体-铁磁液体的一级相分离。用朗道理论计算了二阶各向同性流体-铁磁流体相变的轨迹。液-汽和液-液临界线，三临界线，三线，和线的临界终点的二元Stockmayer混合物也确定。我们讨论了如何改变的两个物种的两个偶极矩的强度以及它们的大小时的相图的拓扑结构的变化。
2005-02-17 cond-mat.soft
Confinement-induced fractionation and liquid-liquid phase separation of polymer mixtures
细胞中通过液-液相分离形成的（生物）分子凝聚物已受到越来越多的关注，因为这些凝聚物在生物系统中发挥重要的功能和调节作用。然而，大多数研究集中在纯系统在本体溶液中的行为，从而忽略了限制效应和细胞中存在的众多分子之间的相互作用。为了提高我们的知识，我们进行模拟的二元聚合物混合物的液滴，考虑单分散和多分散的分子量分布的较长的聚合物物种。我们发现，限制诱导的聚合物的空间分离的长度，与较短的移动到液滴表面。这种分配导致液滴中心的局部聚合物浓度的明显增加，这在多分散体系中更为明显。因此，该系统在平均聚合物浓度下表现出液-液相分离，其中本体系统仍处于单相状态。
2022-11-23 cond-mat.soft
Mesoscale Organization and Dynamics in Binary Ionic Liquid Mixtures
通过宽带介电谱、动态力学谱、X射线散射和分子动力学模拟研究了介观结构对二元离子液体混合物动力学和离子输运的影响。发现混合物形成具有明显偏离净组分的加权贡献的宏观性质的不同液体。例如，它示出了在离子液体中的介观形态可以通过混合来调节，以相对于纯离子液体组分提高所得液体的静态介电常数高达100 $\%$。这种增强归因于与这些系统中的介观聚集体形态的变化相关联的界面动力学的复杂作用。这些结果表明通过控制疏溶剂聚集来设计离子液体的物理化学性质的潜力
2019-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Switching the structural force in ionic liquid-solvent mixtures by varying composition
高浓度电解质中的结构和相互作用具有从能量储存到生物分子相互作用的影响。然而，许多实验观测尚未在这些混合物中得到解释，这远远超出了平均场模型的有效性。在这里，我们研究的结构力的离子液体和溶剂的混合物，是在室温下混溶的所有比例。使用表面力平衡来测量宏观光滑表面之间的力，在液体混合物中，我们发现了一个突然增加的阈值离子浓度以上的波长。在阈值浓度以下，波长由溶剂分子的大小决定，而在阈值以上，决定波长的是阳离子-阴离子对的直径。
2017-02-13 cond-mat.soft
Many-body critical Casimir interactions in colloidal suspensions
本文研究了胶体悬浮液中涨落引起的Casimir相互作用，特别是在接近临界分层点的二元液体中胶体之间的相互作用。为了模拟这些系统，我们提出了一个高效的簇蒙特卡罗算法的基础上的几何对称性的哈密顿量。利用普适性原理，介质由伊辛系统表示，而胶体是具有固定取向的自旋区域。我们对二维临界点两粒子间Casimir相互作用势的计算结果与精确预言完全一致。然而，我们发现，在有限系统的行为强烈依赖于系统的$Z_{2}$对称性是否被打破的粒子。最后，我们提出的三体Casimir相互作用势的Monte Carlo结果，并采取密切关注的情况下，一个粒子在附近的两个相邻的粒子，这可以从两个粒子的相互作用计算的保角映射。这些结果强调了失败的常见的分解方法为多粒子临界Casimir相互作用。
2017-06-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech hep-lat
Phase Transition and Separation for Mixture of Liquid He-3 and He-4
本文利用平衡态相变的统一动力学Ginzburg-Landau模型，介绍了液态氦-3和氦-4混合物的动态Ginzburg-Landau相变/分离模型。通过对该模型的分析，得到了三个临界尺度L1 < L2 < L3，详细的理论相图和不同尺度下的相变性质。
2008-05-31 cond-mat.soft
Optical trapping and critical Casimir forces
临界Casimir力出现在物体之间，例如胶体颗粒，当它们的表面空间限制用作溶剂的临界液体的序参量的波动时。这些力作用在这些物体之间很短但微观上很大的距离上，通常达到数百纳米。将胶体保持在这样的距离是一个主要的实验挑战，这可以通过光学镊子来解决。在这里，我们回顾如何光镊已成功地用于定量研究临界Casimir力作用于悬浮液中的颗粒。正如我们将看到的，使用光镊实验研究临界卡西米尔力可以在开发纳米技术中发挥至关重要的作用，代表了在纳米和微米尺度上实现自组装器件的创新方式。
2020-08-04 cond-mat.soft physics.optics
Many-body effects for critical Casimir forces
在平均场论中，我们计算了由两个球形胶体组成的系统的临界Casimir力相关的标度函数，该系统浸没在其会溶点附近的二元液体混合物中，并面向一个平面，均匀的基板。对于几个几何安排和边界条件，我们分析了正常和横向临界Casimir力作用在两个胶体之一。我们发现有趣的功能，如改变这些力的符号后，改变任何一个胶体的位置或温度。通过从合力中减去成对力，我们能够确定作用在其中一个胶体上的多体力。我们已经发现，多体贡献的总临界卡西米尔力是更明显的小胶体胶体和胶体基板的距离，以及接近临界的温度，其中多体贡献的总力可以达到25%。
2013-01-28 cond-mat.soft
