Geometry-Induced Dynamics of Confined Chiral Active Matter
该研究针对手性活性物质中物理约束与手性运动的相互作用机制不明确的问题，通过对圆形边界下的手性自驱动粒子开展数值模拟，发现粒子手性会显著改变受限集体运动形式，且取向变化平衡是有序运动的关键，明确了位阻边界效应对手性活性物质的调控作用。
2023-07-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
Controlling composition of coexisting phases via molecular transitions
相分离和不同分子状态之间的转变在活细胞中普遍存在。这种转变可以由局部平衡热力学或由生物燃料控制的主动过程来控制。在热力学平衡和由于燃料的存在而破坏分子转变速率的细致平衡的情况之间，具有分子转变的相分离系统的行为如何不同，这在很大程度上仍未被探索。在这里，我们提出了一个模型的相分离的三元混合物，其中两个组件可以相互转换。在热力学平衡下，我们发现分子转变可以引起较低的溶解温度，从而导致可重入相行为。此外，我们发现一个不连续的热力学相变的液滴相的组成，如果这两个转换分子吸引自己具有类似的相互作用强度。打破详细的平衡的分子过渡导致准不连续的变化，通过改变燃料量为一个更大的范围内的分子间相互作用的液滴组成。我们的研究结果表明，具有分子转变的相分离提供了一种通用的机制，通过液滴组成的不连续开关来控制细胞内和合成冷凝物的性质。
2021-03-01 cond-mat.soft physics.bio-ph
Optical mapping of phases and phase boundaries in nanoconfined fluids
University of Oxford（牛津大学）
本文提出一种非侵入性方法，利用表面力平衡技术实现纳米尺度液体组分映射，用于分析受限环境下的相变行为和界面热力学效应。
2026-06-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
How fast do microdroplets generated during liquid-liquid phase separation move in a confined 2D space?
如何在有限空间中发生液体传输与许多工业和实验室规模的过程有关，从提高石油采收率到药物输送系统。在这项工作中，我们研究推进微滴形成的液-液相分离在准2D室，专注于微滴的方向和速度响应于局部成分梯度。在我们的实验中，封闭的三元溶液包括模型油，良溶剂（乙醇）和不良溶剂（水）。取决于初始溶液组成，富水或富油微滴随着三元溶液与从深侧通道扩散的水混合并被水置换而自发地形成和移动。当溶液掺杂有染料时，使用高速明场成像或荧光成像原位跟踪微滴运动。局部乙醇成分梯度估计从周围的移动微滴的局部连续液体中的荧光强度的变化。高含油浓度的三元溶液发生相分离，在富水带中形成可移动的富油微滴，同时在富油带中形成富水微滴。富油微滴的快速运动诱导定向流动输送，其使富水微滴靠近富水区流动。微滴的平均速度随着三元溶液中初始油浓度的增加而增加。在我们的实验中观察到的最快速度的富油微滴是~150 $μ$ m/s沿表面的疏水壁。尖锐的乙醇成分梯度的存在是限制中的富油微滴快速移动的主要驱动力。我们的研究结果表明，通过相分离所产生的组成梯度，提高液体运输的限制的潜力。
2021-06-13 cond-mat.soft
Enhanced displacement of phase separating liquid mixtures in 2D confined spaces
从多孔膜分离到CO $_{2}$封存，在有限空间中置换液体对于技术过程是重要的。待驱替的液体通常由在驱替液体中具有不同溶解度的多种组分组成。液体中的相分离和化学成分梯度可以影响置换速率。在这项工作中，我们调查的液体组成的影响，在准二维微通道中的液-液相分离同时发生的三元液体混合物的置换过程。我们专注于模型三元混合物，含有1-辛醇，乙醇和水。用水或乙醇水溶液置换这些混合物。由相分离引起的亚相的空间分布和溶液的置换速率受到初始三元溶液组成的影响。随着溶液中初始1-辛醇组成的减少，溶液和驱替液之间的边界从限定界面变为扩散界面。置换速率也随初始1-辛醇组成非线性变化。最慢的位移速率出现在中间的1-辛醇浓度，其中一个稳定的三区配置在边界处形成。在非常低的1-辛醇浓度下，置换速率是快速的，与相分离期间形成的化学浓度梯度驱动的液滴形成和运动相关。从相分离提供的过多的能量可能有助于增强的位移在中间到高的1-辛醇浓度，但不是在低的1-辛醇浓度与增强从诱导流在约束。从这项研究中获得的知识突出了操纵相分离的重要性，以提高大范围的分离过程中的限制质量传输。
2021-02-25 cond-mat.soft
Electrically Modulated Thin Film Dynamics Controlling Bubble Manipulation in Microfluidic Confinement
薄膜动力学和相关的不稳定性机制引发了广泛的科学创新，因为它们能够在小尺度上创造迷人的图案。在这里，我们展示了一个新的薄膜不稳定现象，在一个狭窄的流体限制在界面尺度的机电和流体力学。我们首先提出了这种不稳定性机制的基本物理，考虑到这样一个事实，即在一个封闭的微流体环境中的轴向电场的作用下，扰动可能会引起的界面上形成的薄角膜相邻的壁的微通道，导致有序的横向结构的开始。存在临界电场，超过该临界电场，来自限制壁的这些结构混合以演变成气泡形式的局部气穴。随着电场的进一步变化，这些气泡不再保持静止，而是以动态演化的方式经历一系列拉伸-变形-破裂事件。通过阐明复杂的相互作用的电流体动力学力和表面张力，我们提供了一个新的范例，界面不稳定介导的控制微泡操纵芯片上的应用程序，轴承深远的科学和技术的后果，在执行设计的流体操作在受限的小型化环境。
2014-12-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Controlling fluid adhesion force with electric fields
开发粘合强度可以从外部操纵的粘合剂是一个具有实际和科学意义的课题。在这项工作中，我们提出了一种方法来控制一个经常的流体，如水和/或甘油，通过施加外部电场限制在两个平行的板之间的粘附力。我们的研究结果表明，通过适当地调整由所施加的电场产生的电流的强度和方向，增强或减弱的结合强度的液体样品的可能性。此外，我们验证，对于一个给定的方向的电流，粘附力可以减少到足以使流体失去其粘附性能，并开始施加力，以移动分开的限制板。在这种情况下，我们得到了在不需要外力作用的情况下分离板所需的最小电流的解析表达式。
2022-09-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Density-polarity coupling in confined active polar films: asters, spirals, and biphasic orientational phases
针对受限圆盘内活性极性流体，本文研究 +1 拓扑缺陷下密度与极性有序的耦合，揭示密度控制的螺旋体–星状体转变及双相取向相。
2023-07-28 cond-mat.soft physics.bio-ph
The roles of bulk and surface thermodynamics in the selective adsorption of a confined azeotropic mixture
Durham University（杜伦大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
研究通过机器学习增强的经典密度泛函理论分析共沸混合物在受限环境下的吸附选择性，揭示了本体与表面热力学在吸附过程中的关键作用。
2026-03-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Highly confined mixtures of parallel hard squares: A Density Functional Theory study
利用基本测度密度泛函理论，对狭缝几何中平行硬正方形极端受限混合物的相行为进行了理论研究。选择孔的宽度，使得在垂直于壁的横向方向上由两个连续的大正方形或三个小正方形组成的配置被禁止。我们分析了两种不同的混合物，选择物种的边长，以允许或禁止一个大的加一个小的正方形适合的通道。对于第一个混合物，我们得到了对称和不对称包装的颗粒之间的一阶转换：小和大的正方形优先吸附在不同的墙壁。不对称的配置显示，导致更有效的包装在有限的压力。我们认为，压力-组成平面上非对称相的稳定区域是有界的，因此对称相在低压和极高压下都是稳定的。对于第二种混合物，我们观察到强烈的分层之间的阶段，这是丰富的不同物种。分层发生在横向方向上，即分离界面垂直于壁，并且相表现出对称的密度分布。在严格的二维系统中，这种行为（这在实际中是排除干扰）可能的实验实现进行了讨论。最后分析了周期边界条件下混合物的相行为，讨论了其与封闭体系的异同。我们声称，虽然精确的计算丢弃真正的相变在$1+ε$维系统的存在，密度泛函理论仍然是成功的描述大颗粒团簇的包装性能。
2019-10-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Macroscopic rotation of active colloids in a colloid-polymer mixture confined inside a spherical cavity
从研究通过分子动力学模拟，我们报告的结果，在活性胶体和被动聚合物的混合物，被限制在一个球形容器内的排斥边界的结构和动力学。这样的系统在生物聚合物的背景中模拟细菌的存在。在完全被动的情况下，所有的相互作用都是以这样一种方式选择的，即在富胶体和富聚合物相之间的平衡共存。在大部分研究中，所选择的成分会产生Janus结构;球体的一侧被胶体占据，其余部分被聚合物占据。这种部分潮湿的情况几乎模仿了完全被动场景中的中性墙。在向胶体引入速度对齐活动之后，富含聚合物的域的形状改变为椭圆体的形状，围绕其长轴，富含胶体的域获得宏观角动量。在稳定状态下，该轴的方向通过扩散而演变，这意味着被动域也被主动粒子设置为运动。
2021-12-01 cond-mat.soft
Controlling Topological Defects in Polar Fluids via Reinforcement Learning
School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, Cambridge, MA, USA（工程与应用科学学院，哈佛大学，马萨诸塞州剑桥）
本文提出用强化学习调节受限活性极性流体的活性空间分布，以闭环方式引导整数电荷拓扑缺陷沿预定轨迹稳健输运。
2025-07-25 cond-mat.soft cs.AI cs.LG
On failure mechanisms and load-parallel cracking in confined elastomeric layers
本研究通过数值分析解释了受限弹性体薄层中平行于载荷方向的裂纹扩展机制，并探讨了材料与几何参数的作用，为开发更坚韧的软薄膜和粘合剂提供依据。
2025-07-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fluid dynamics alters liquid-liquid phase separation in confined aqueous two-phase systems
本文提出一个包含浮力、表面张力和热致相分离的流体动力学计算模型，揭示流体动力学显著改变受限ATPS的演化与平衡，其中浮力驱动新月形形态、剪切流使颗粒形成加速十倍，为优化结构化微粒制造提供依据。
2023-10-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Pattern selection in radial displacements of a confined aging viscoelastic fluid
由于界面扰动的不稳定增长而产生的复杂流体驱替模式可以由流体粘弹性和表面张力驱动。由于悬浮液微观结构的自发形成，软玻璃态悬浮液老化，$i.e.$其机械模量随时间演变。老化悬浮液的剪切和时间依赖性流变学可用于在其被牛顿流体驱替期间产生各种各样的界面图案。使用视频成像，我们报告了一个丰富的阵列的界面图案形态：致密的粘性，树枝状，粘弹性断裂，花形，锯齿状和稳定的，在混溶和不混溶的位移的老化胶体粘土悬浮液的牛顿流体注入到一个径向准二维几何形状在不同的流速。我们提出了一个新的参数，面积比，我们定义为充分发展的图案面积归一化的最小圆包围it.We表明，面积比的自然曲线唯一识别不同的图案形态，使每个图案可以隔离在一个三维相图跨越的悬浮液老化时间，驱替液的流速，和界面张力的面积比。除了基本的兴趣，我们的研究结果是有用的预测和控制界面的生长过程中流体位移。
2022-03-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mixture of neutral and dipolar-hard spheres confined in a slit pore: field-induced population inversion and demixing
我们用蒙特卡罗模拟研究了非加性直径的中性和偶极硬球的二元混合物。为了了解人口反转的一个开放的孔隙和分层相变之间的相互作用，混合物被认为是在散装和限制在两个平行的硬墙建模狭缝孔。如前所示，在孔中施加均匀场以控制其组成。用吉布斯蒙特卡罗方法研究了体相和孔隙中的分层线。开孔散装混合物平衡研究的正则/巨正则模拟的组合。一个温和的静电耦合被认为是保持接近的条件下，其中已观察到在零场的少数物种的吸附跳跃。分层线给出了在批量和两个不同的孔隙宽度在平行和正常的领域，连同人口反转路径。类似的几何约束的效果，一个正常的字段被发现有利于混合状态，使粒子数反转不干扰去混合。平行场导致更复杂的场景。对今后工作的一些迹象进行了简要讨论。
2011-09-01 cond-mat.soft physics.class-ph
Optical Studies of Zero-Field Magnetization of CdMnTe Quantum Dots: Influence of Average Size and Composition of Quantum Dots
我们发现，通过共振光激发自旋极化激子进入CdMnTe磁性量子点，我们可以诱导宏观磁化的Mn杂质。我们观察到非常宽（4毫电子伏线宽）的单点，这是一致的形成强烈限制激子磁极化子的发射线。因此，我们将磁点的光致磁化归因于自旋极化激子磁极化子的形成。我们发现，在量子点分布中，发射能量较低的较大量子点，其磁极化子的光致磁化强度较弱。我们还表明，光诱导磁化强度是较强的量子点与较低的Mn浓度，我们归因于较弱的Mn-Mn相互作用的最邻近的点内。由于量子点中激子磁极化子的特殊稳定性，其中电子和空穴的局域化与磁交换相互作用相当，这种光诱导的自旋对准持续到高达160 K的温度。
2004-08-30 cond-mat.soft
