Dynamical Heterogeneities and Cooperative Motion in Smectic Liquid Crystals
使用模拟的硬棒在近晶-A状态，我们发现非高斯扩散和非均匀动力学由于平衡周期近晶密度分布，从而产生永久的障碍层到层的扩散。这种弛豫行为与非平衡过冷液体的弛豫行为惊人地相似，尽管在那里颗粒被捕获在瞬态（而不是永久）笼中。有趣的是，我们还发现了高达10层间棒串集群表现出动态协同在这个平衡态。
2009-06-17 cond-mat.soft
Columnar versus smectic order in systems of charged colloidal rods
本文研究了单分散、刚性、带电杆体系中非均匀液晶态的稳定性。通过对带电棒在强非线性状态下的Onsager自由能的分岔分析，研究了向列-近晶和向列-柱状不稳定性随德拜屏蔽长度的变化.虽然向列相-近晶相转变清楚地预先emits的向列相-柱状一个在政权的强屏蔽显着的稳定性的六方柱秩序观察到在较大的屏蔽长度。基于汤川模型的布朗动力学计算机模拟结果证实了理论结果。我们的研究结果连接到烟草花叶病毒棒的实验，特别是，但可能是相关的软棒状介晶在强外部定向领域一般。
2007-03-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elastic response of colloidal smectics: insights from microscopic theory
本文基于体积排斥模型提出硬棒近晶相的通用状态方程，并研究其层压缩与弯曲弹性，通过引入骨架柔性实现了与丝状病毒棒实验的定量吻合，揭示胶体近晶相层压缩显著更软而弯曲代价相当。
2023-04-26 cond-mat.soft
Hard rods in a cylindrical pore: the nematic-to-smectic phase transition
本文用Onsager的第二维里理论研究了圆柱约束对平行硬棒系统相行为的影响。硬杆表示为直径为$D$且长度为$L$的硬圆柱体，而圆柱形孔为直径为$W$的无限大。壁和杆之间的相互作用是硬排斥的，并且假定分子平行于孔的表面（平面锚定）。在非常窄的孔隙（$D<W<2 D$）中，结构是均匀的，系统表现为一维Tonks气体。对于较宽的孔，由于壁-颗粒相互作用导致平均排除体积降低，因此出现不均匀的流体结构。大块向列-近晶A相变被不均匀的向列相和近晶A相之间的转变所取代。近晶相相对于介晶相是不稳定的，以减小孔宽度;这种效应对于$W<10 D$变得显著。对于$W>100 D$，由于壁的短程效应（$\sim 3-4D$），体相和受限流体的结果一致。
2013-08-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Curvature directed anchoring and defect structure of colloidal smectic liquid crystals in confinement
本研究通过实验与模拟探究椭圆阱中胶体近晶的边界曲率如何控制锚定转变及向错与位错缺陷结构，揭示几何约束调控液晶缺陷的普适原理。
2023-11-30 cond-mat.soft
Fast Diffusion of Long Guest Rods in a Lamellar Phase of Short Host Particles
我们研究了长客体棒状粒子浸没在由较短的主体棒形成的液晶相中的动态行为，通过荧光显微镜跟踪客体和主体粒子。反直觉，我们的证据表明，长杆扩散速度比短杆形成一维有序近晶-A相。这是由于与由液体板片的层状堆叠设置的能量景观的波长相比，客体颗粒的尺寸更大且不相称。长的客体颗粒也被证明是仍然在结晶近晶-B相移动，因为它们在相邻层中产生自己的空隙。
2017-03-19 cond-mat.soft
Speeding up dynamics by tuning the non-commensurate size of rod-like particles in a smectic phase
使用模拟，我们研究了棒状客体粒子在近晶环境中的棒状主体粒子的扩散。我们发现，通过改变客体杆的长度相对于近晶层间距的中间切换制度，客体杆跨近晶层的动态从快速向列型扩散到缓慢的跳跃型动态变化。我们确定了最佳的棒的长度，产生最快和最慢的扩散在层状环境中。我们表明，这种行为可以合理化的复杂的一维有效周期性的潜力表现出两个能量障碍，导致在不同的优选的平均位置的近晶层中的客体粒子。这两个障碍的相互作用控制的动态的客体粒子产生一个缓慢的，中间和快速的扩散制度，这取决于粒子的长度。
2020-02-05 cond-mat.soft
The influence of charge and flexibility on smectic phase formation in filamentous virus suspensions
我们提出了实验测量的胆甾-近晶相变的带电半柔性杆的悬浮液作为杆的灵活性和表面电荷的函数。杆状颗粒由噬菌体M13和密切相关的突变体组成，这些突变体在结构上与该病毒相同，但在轮廓长度上不同，因此在持续长度与轮廓长度的比率上不同，或者在表面电荷上不同。表面电荷以两种方式改变：通过改变溶液pH和通过将M13与{ \it fd}病毒进行比较，所述{ \it fd}病毒是一种突变体，其与M13的不同之处仅在于每个病毒外壳蛋白的中性氨基酸被单电荷氨基酸取代。相图测量作为粒子长度，粒子电荷和离子强度的函数。实验结果与现有的理论预测的柔性杆和带电杆的相位行为进行了比较。与各向同性-近晶相转变相反，在高离子强度下理论和实验一致，向列相-近晶相转变表现出复杂的电荷和离子强度依赖性，与预测的相行为显著不同。这些意想不到的结果可能的解释进行了讨论。
2006-01-23 cond-mat.soft
Defect Topology in Colloidal Smectics
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
针对胶体层状相中常见的90°晶界，提出基于层的拓扑框架，将正交晶界视为基态组成部分，并分类二维和三维缺陷拓扑，揭示二维向错荷不唯一分类缺陷，三维刺猬向错荷非拓扑不变量。
2026-06-23 cond-mat.soft
Decoupling the effects of shear and extensional flows on the alignment of colloidal rods
纤维素纳米晶体（CNC）可以被认为是模型胶体棒，并在形成具有定制各向异性的软材料方面具有实际应用。在这里，我们采用了两个对比的微流体装置，定量阐明剪切和拉伸流动的稀释CNC分散体的对齐的作用。流场的微观粒子图像测速仪的表征耦合到流致双折射分析，以量化的变形率-对齐关系。CNC对线所需的变形率在拉伸时比剪切时小4 $\times$。延伸中的对齐与变形速率大小无关，但与流动的对齐为0 $^\circ$或90 $^\circ$，取决于其符号。在剪切流动中，随着变形速率的增加，胶体棒逐渐朝向0 $^\circ$取向。我们的研究结果解耦的剪切和拉伸运动学在对齐胶体棒的影响，建立连贯的指导方针，结构化软材料的制造。
2020-09-18 cond-mat.soft
Structure, dynamics and phase behavior of short rod inclusions dissolved in a colloidal membrane
溶解在各向异性准二维膜中的包裹体获得了新的相互作用类型，可以驱动复杂结构和图案的组装。我们研究了由长杆和短杆的二元混合物组成的胶体膜，使得长杆与短杆的长度比约为2。在非常低的体积分数下，短杆通过强烈锚定到膜聚合物界面而溶解在长杆的膜中。在更高的分数，溶解的短杆相分离的背景膜，创建一个复合结构的双层液滴富含短杆共存的背景单层膜。这些结果表明，胶体膜作为一个通用的平台，用于组装软材料，同时提供了新的见解普遍膜介导的相互作用。
2019-06-15 cond-mat.soft
Chiral smectic A membranes: Unified theory of free edge structure and twist walls
棒状手性$fd$病毒的单分散悬浮液通过耗尽力凝聚成棒状排列的厚胶体单层。分子的扭曲变形被驱逐到单层边缘，如在手性近晶$A$液晶中，并且在边缘处形成窄带。两个这样的隔离膜的聚结导致夹在两个对齐的杆区域之间的扭曲壁，称为$π$ -壁。通过建模的膜作为一个二元流体共存的手性和近晶$A$液晶区域，我们开发了一个统一的理论的$π$ -壁和单层边缘。我们的模型的平均场分析产生的分子倾斜分布，局部厚度的变化，和交叉从近晶到近晶的行为在单层边缘和整个$π$壁。此外，我们计算了与这些接口的形成相关联的线张力。我们的模型提供了有关的稳定性和详细的结构的$π$壁和单层边缘的见解。
2014-03-25 cond-mat.soft
Hard colloidal rods near a soft wall: wetting, drying, and symmetry breaking
在Onsager的密度泛函理论，我们探讨的热力学和结构性质的各向同性和粘性流体的硬针状胶体接触的硬基板上涂有软短程吸引或排斥层。作为软相互作用的范围和强度的函数，我们发现润湿和干燥的过渡，预干燥线，和从单轴到双轴的润湿和干燥膜的破胶过渡。
2006-01-23 cond-mat.soft
Microstructural understanding of the length and stiffness dependent shear thinning in semi-dilute colloidal rods
含有低浓度细长胶体棒的复杂流体可以显示出高粘度，而需要很少的流量来稀释流体。这一特征使得细长棒在工业应用和生物学中成为必不可少的成分。虽然这种行为强烈依赖于杆的长度，到目前为止，没有直接的关系可以确定。我们采用了一个图书馆的丝状病毒研究杆的大小和灵活性的零剪切粘度和剪切稀化行为的影响。流变学和小角度中子散射数据进行比较，理想的刚性棒，其中包括一个完整的剪切诱导膨胀的限制的标准理论的修订版。虽然较早预测的长度独立的前因子的限制旋转扩散系数被证实通过改变杆的长度和浓度，修改后的理论正确预测的剪切稀化行为以及潜在的取向顺序。这些结果可以直接应用于了解基于棒状胶体的多种体系和设计新材料。
2019-10-18 cond-mat.soft
Shear induced tuning and memory effects in colloidal gels of rods and spheres
剪切历史在确定胶体凝胶的线性和非线性流变响应中起着重要作用，并且可以用于调整其结构和流动性质。胶体颗粒纵横比的增加降低了临界体积分数的凝胶化由于颗粒排除体积的增加。使用流变学和共聚焦显微镜的组合，我们调查的稳定和振荡的预剪切历史上的结构和流变性的胶体凝胶形成的二氧化硅球和杆的长度L和直径D（L/D = 10）分散在11 M氯化铯溶液的效果。我们使用无量纲梅森数Mn（= F_visc./ F_attr.）比较稳定和振荡预剪切对凝胶粘弹性的影响。我们发现，在中间锰预剪切后，有吸引力的球凝胶表现出加强，而有吸引力的棒凝胶表现出减弱。有吸引力的棒的凝胶的流变成像表明，在中间Mn，振荡预剪切诱导大的紧凑的棒簇的凝胶微结构中，相比稳定的预剪切。我们的研究突出了颗粒形状对流动和剪切停止后的粘弹性下的凝胶结构的影响。
2022-07-11 cond-mat.soft
Dynamics of colloidal rods rotating in viscoelastic media
本研究实验发现粘弹性介质中铁磁胶体棒在远高于失步频率的旋转磁场下仍保持旋转，通过含记忆效应的模型解释该现象，推导了高频取向解析式，为微流变参数提取提供新方法。
2024-08-19 cond-mat.soft
Elastic moduli of a smectic membrane: a rod-level scaling analysis
手性棒状胶体暴露于强烈的耗尽吸引力可以自组装成手性膜，其扭曲的指向矢场不同于3D散装手性分子。我们制定了一个简单的微观变分理论，以确定组装成一个二维近晶膜杆的弹性模量。该方法是基于一个简单的Onsager-Straley理论的非均匀的导演场，我们适用于描述杆扭曲膜内。一个微观的方法，使个人弗兰克弹性模量（张开，扭曲和弯曲），以及扭曲渗透深度的近晶膜的杆密度和形状的详细估计。我们发现，弹性模量是明显不同的，从一个散装的流体，与splay弹性大得多，曲率弹性小得多，比杆组装在一个三维的流体。我们认为，使用简单的一个常数近似，其中所有的模量被假定为是相同的幅度是不合适的近晶膜的结构-性能关系的建模。
2018-01-08 cond-mat.soft
Self-diffusion in isotropic and liquid crystalline phases of fd virus colloidal rods: a combined single particle tracking and differential dynamic microscopy study
该研究联合SPT和DDM分析fd病毒胶体棒从稀液体到向列、近晶相的自扩散动力学，并给出近晶相长时间扩散系数等新认识。
2025-01-09 cond-mat.soft
Stable smectic phase in suspensions of polydisperse colloidal platelets with identical thickness
我们报道了单层$α$ -磷酸锆片晶在一种新的水悬浮液中的有序和近晶有序，该片晶具有高的直径多分散性，但厚度均匀。我们观察到一个各向同性的-相变的血小板体积分数的增加，随后形成的近晶相，一个难以捉摸的阶段，已很少看到在离散液晶。近晶相的特征在于通过X射线衍射，高分辨率透射电子显微镜，和光学显微镜。在这个高度多分散悬浮液的相平衡是合理化的理论方法的基础上密度泛函理论。
2009-09-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Alignment of colloidal rods in crowded environments
了解胶体棒在聚合物溶液中的流体动力学排列是制造结构有序材料的关键。如何聚合物拥挤影响悬浮胶体棒的流动诱导对齐仍然不清楚，当棒和聚合物共享相似的长度尺度。我们解决这个问题，通过分析拥挤的聚合物溶液中悬浮的胶体棒的对齐，并与拥挤的情况下，由额外的胶体棒在纯溶剂中提供比较。我们发现，聚合物动力学支配的剪切诱导的排列的胶体棒悬浮在聚合物溶液中的发病，和棒的排列的控制参数是Weissenberg数，量化的弹性响应的聚合物施加流。此外，我们发现，随着剪切速率的增加，胶体排列遵循一个普遍的趋势，是独立的周围拥挤的环境。我们的研究结果表明，在聚合物溶液中的胶体棒对齐可以预测的基础上的临界剪切速率，聚合物线圈变形的流动，帮助各向异性材料的合成和设计。
2022-05-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A quest for shear banding in ideal and non ideal colloidal rods
我们使用流变学、小角中子散射和激光多普勒测速相结合的方法，评估了在非常接近各向同性旋节线的稳态剪切下半稀棒状胶体悬浮液剪切带形成的可能性。采用模型系统，其允许颗粒的长度和刚度变化。流变学特征表明，这些系统在中等剪切速率下强烈剪切稀化。结果表明，最长和最灵活的杆进行最强的剪切变稀，并有最大的潜力，形成剪切带。虽然我们发现一个小的，但显着的梯度的取向序参量整个间隙的剪切细胞，没有剪切带过渡是听话的在该地区的中间剪切速率。在很低的剪切速率下，梯度条带和壁面滑移同时发生，但剪切带随时间的推移是不稳定的。
2018-11-30 cond-mat.soft
Depletion driven adsorption of colloidal rods onto a hard wall
在杆和小聚合物线圈的混合悬浮液中，杆吸附到与悬浮液接触的硬壁上。这种吸附是在低密度杆极限下研究的。它是由耗尽力驱动的，并且对于长杆比对于球体强得多。这是通过精确的，数值的，计算和近似理论。
1997-09-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shape Elasticity in Colloidal Bent-Core Liquid Crystals
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
研究胶体弯曲核心液态晶体中形状弹性对各向同性、向列扭弯和层状展开弯有序状态的影响。
2026-01-07 cond-mat.soft
Phase behavior of wormlike rods
利用分子动力学的计算机模拟方法，对具有不同内部柔性的棒状粒子系统的相行为进行了追踪，从完全刚性的棒极限到非常柔性的粒子，从高密度区到各向同性相。从完全刚性的杆极限和提高内部的灵活性，近晶A相的范围被挤出的伴随作用的几乎不受影响的结晶相在较高的密度和低密度的结晶相，直到它消失。这些结果证实了假设，从以前的理论，模拟和实验研究，近晶A相是不稳定的，通过引入和提高颗粒内部的灵活性的程度。然而，没有显着的变化，在顺序的--近晶A相变，这似乎总是第一顺序，也不是在层间距的值，观察后，改变颗粒内部的灵活性的程度。此外，没有证据表明，柱状相，这是作为一个可能的替代品的近晶A相在柔性棒，已经获得。
2008-05-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colloidal dipolar interactions in 2D smectic C films
我们使用二维（2D）弹性自由能来计算浸入近晶- $C$薄膜中的两个圆盘之间的有效相互作用。对于强垂面锚定，由盘引起的指向矢场的畸变产生额外的拓扑缺陷，其引起盘之间的有效相互作用。我们使用有限元，自适应网格，以尽量减少二维弹性自由能。该方法被证明是准确和有效的磁盘和缺陷，不同的3个数量级的长度尺度上的不均匀性。我们计算两个盘缺陷对在一个简单的（线性）配置之间的有效相互作用。对于大的磁盘分离，$D$，弹性自由能标度为$\sim D^{-2}$，证实了长程有效相互作用的偶极特性。对于小的$D$，能量表现出明显的最小值。最低能量对应于盘-缺陷对的对称配置，其中内部缺陷在盘之间的中点处。两个圆盘之间的距离是外部缺陷与最近圆盘之间距离的两倍。后者与孤立盘形核缺陷的平衡距离相同。
2001-07-09 cond-mat.soft
Elastocapillary driven assembly of particles at free-standing smectic-A films
复杂流体界面和膜内的胶体颗粒通过相互作用组装形成具有高度对称性的有序结构，所述相互作用包括毛细作用、弹性和其他场如静电荷。在这里，我们研究独立的近晶A膜内的微粒相互作用，其中所产生的弹性从导演场变形和毛细管相互作用所产生的界面变形竞争，直接组装的能动颗粒。新的胶体组装和图案，从一维链到二维聚集体，敏感的初始润湿条件的颗粒在近晶膜，报道。这项工作铺平了道路，利用液晶界面作为一种手段，直接自发形成的，可重构的，和光学活性材料。
2018-01-23 cond-mat.soft
Interplay between columnar and smectic stability in suspensions of polydisperse colloidal platelets
本文用密度泛函理论研究了多分散性胶态血小板模型悬浮液的相行为。平台被建模为正方形截面$l$和高度$h$的平行矩形棱柱，长度和高度分布由不同的多分散性$δ_l$和$δ_h$给出。我们得到了该模型的相行为，包括结晶相，近晶相和柱状相，以及它与两个多分散性$δ_l$和$δ_h$的依赖关系。当$δ_l>δ_h$时，我们观察到近晶相相对于柱状首先稳定。如果是$δ_h>δ_l$，我们观察到相反的行为。其他更复杂的情况下发生，例如，近晶稳定从第一，但然后存在一个一级过渡到柱状相。我们的模型假设板-棒对称，但近晶相和柱状相的稳定区域在$δ_l-δ_h$平面上是不对称的，这是由于两个相的有序维数不同。微观偏析效应，即不同的空间分布的周期性细胞内的不同尺寸，发生在两个阶段。
2013-09-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Aggregation of self-propelled colloidal rods near confining walls
利用布朗动力学和动力学密度泛函理论研究了封闭通道中自推进胶体棒的非平衡集体行为。我们观察到一个聚集的过程中，杆自组织成瞬态堵塞集群在通道壁。在这个过程的早期阶段，形成了快速增长的刺猬状集群，它们基本上是不动的。在后期阶段，这些簇中的大多数溶解并移动成滑动通过壁的线化聚集体。
2008-09-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Enhanced Elasticity and Soft Glassy Rheology of a Smectic in a Random Porous Environment
本文报道了液晶辛基氰基联苯（8 CB）在气溶胶凝胶中的频率依赖剪切模量（$G^*(ω)=G'(ω)+iG''(ω)$）的研究。随着近晶序的开始，$G'$随着温度的降低近似线性地增长，达到超过纯8CB的值三个数量级以上的值。在低温下的模量具有幂律分量，$G^*(ω) \sim ω^α$，其指数$α$随着凝胶密度的增加而接近零。$G'$的振幅及其随温度和凝胶密度的变化表明，低温响应是由近晶中的密集的缺陷群所主导的。相比之下，当8CB是各向同性或均质时，模量由胶体凝胶的弹性行为控制。
2005-02-18 cond-mat.soft
All twist and no bend makes raft edges splay: Spontaneous curvature of domain edges in colloidal membranes
采用理论和实验相结合的方法，我们研究了由不同长度的刚性杆组成的胶体膜中两个不混溶域之间的界面。刚性杆包装的几何考虑意味着，足够短的杆在长杆的背景膜的域是更容易扭曲比相反的结构，在短杆膜背景的长杆域。在域间边缘的倾斜力张开，这反过来又表现为一个自发的边缘曲率，其能量由组成杆的长度不对称性控制。这样的倾斜曲率耦合在域间边缘的热力学模型解释了一些实验观察，包括非单调依赖的域半径的边缘扭曲，和环形域的长杆。我们的工作展示了二维流体中取向和组成自由度之间的耦合如何产生域的复杂形状和热力学，类似于3D流体囊泡中的形状转变。
2019-08-27 cond-mat.soft
Colloidal smectics in button-like confinements: experiment and theory
本研究通过实验与理论结合，探索二维胶体层列相在纽扣状约束下的构型，发现广义层状和广义舒布尼科夫态，并表征层与对称轴间的非平凡倾斜角。
2023-08-30 cond-mat.soft physics.comp-ph
Particle-resolved topological defects of smectic colloidal liquid crystals in extreme confinement
液晶的受限样品的特征在于各种拓扑缺陷，并且可以暴露于外部约束，例如具有非平凡拓扑的极端限制。在这里，我们探讨的内在结构的近晶胶体层之间的相互作用熵和强加的外部拓扑结构。考虑一个环形限制作为一个基本的例子，过多的竞争状态被发现与非平凡的缺陷结构，从层状状态到多个近晶域和阵列的边缘位错，我们称之为Shubnikov状态正式类比的特性的II型超导体。我们的粒子分辨结果是通过热胶体棒的实空间显微镜和基于基本测量的硬各向异性体的密度泛函理论的结合获得的，在定量水平上一致。
2021-02-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Orientational order of carbon nanotube guests in a nematic host suspension of colloidal viral rods
为了研究二元双分散体系中细长粒子取向度之间的耦合关系，将表面活性剂稳定的单壁碳纳米管（CNTs）加入到胶体杆状病毒的双分散体系中，利用偏振拉曼光谱和光学双折射分别测量了主客体体系中两组分的取向序参量.因此，我们的系统允许我们探测客体颗粒（CNT）比FD病毒宿主颗粒更短更薄的情况。我们表明，在整个碳纳米管的顺序度是系统小于FD病毒颗粒的。这些测量结果与Onsager型第二病毒理论的预测非常一致，该理论明确包括病毒颗粒的灵活性和CNT的多分散性。
2013-06-23 cond-mat.soft
Nematic phase transitions in mixtures of thin and thick colloidal rods
我们提出了第一个实验测量的各向同性和双相的混合物薄，带电半柔性FD病毒，厚，FD-PEG创建共价接枝聚（乙二醇）的FD，杆的表面。FD-PEG是空间稳定的，其相行为与离子强度无关。FD充电。因此，通过改变fd和fd-PEG的混合物的离子强度，仅裸fd棒的有效直径改变，随后将有效直径比（d=D_fd-PEG/D_fd）从3.7改变至1。在溶液中，FD和FD-PEG的二元混合物显示出各向同性的，双相的和向列相共存的浓度增加。我们测量的二元相图的组成，总浓度和离子强度的函数。我们发现了一个较低的临界点，在向列相-非向列相共存的区域，这是以前没有观察到的。这些实验结果解决了文献中关于向列相分离随浓度变化的争论。实验结果定性描述的重新缩放Onsager型理论的二元棒混合物的相行为。
2004-09-15 cond-mat.soft
Controlling Porosity in Supraparticles Composed of Colloidal Rods and Spheres
Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.（德累斯顿莱布尼茨聚合物研究所）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Auburn University（奥本大学）
通过模拟研究棒状和球形胶体颗粒在液滴干燥过程中组装成超颗粒，选择性移除一种颗粒后形成多孔结构，发现剩余颗粒形成连通网络，孔隙率受颗粒尺寸和形状影响。
2026-06-16 cond-mat.soft
Nonequilibrium steady states in a vibrated-rod monolayer: tetratic, nematic and smectic correlations
本文实验研究了水平单层宏观棒的非平衡相行为。杆的二维运动由垂直方向的振动驱动。除了通常在分子液晶系统中探索的填充分数和纵横比的控制变量之外，由于颗粒的宏观尺寸，我们还能够研究颗粒的精确形状对该驱动系统的稳态的影响。我们发现，形状起着重要的作用，在确定的性质的取向有序在高包装分数。圆柱形颗粒在一定的纵横比范围内显示出基本上的四次相关性，其中Bates等人（JCP 112，10034（2000））先前已经显示出球形圆柱体经历各向同性相和双相之间的转变。在端部较薄的颗粒（滚动销或球）在相同的纵横比范围内显示出无序排序，在大纵横比下具有良好的无序相，在小纵横比下具有大规模涡旋运动的缺陷缠身的无序状态。最后，长粒的印度香米，其几何形状介于上述两种形状之间，显示出具有近晶有序的强烈迹象的相。
2005-10-12 cond-mat.soft
Simultaneous polydirectional transport of colloidal bipeds
对胶体颗粒运动的详细控制在胶体科学的许多应用中是相关的，例如芯片实验室设备。在这里，我们使用外部磁场将顺磁性胶体球组装成几种长度的胶体棒。棒位于方形磁性图案上方，并通过外部磁场方向的调制进行传输。杆的行为就像两足动物在图案上方行走。根据其长度，两足动物在图案上方执行拓扑上不同的受保护行走类。我们证明，它是可能的设计并行多向调制回路的外部领域，命令多达六个类的两足动物走在不同的预先设计的路径。我们使用这种平行的多方向回路来诱导反应物两足动物的碰撞，它们向较大的两足动物的聚合加成反应，产物两足动物与离析物的分离，不同产物两足动物的排序，以及由几个不同字母组成的单词的平行书写。
2020-09-29 cond-mat.soft
Monte Carlo simulation of binary mixtures of hard colloidal cuboids
我们进行了广泛的蒙特卡罗模拟，以调查的硬板状颗粒（HBP）的胶体悬浮液的相行为。虽然理论限制颗粒取向或忽略更高的顺序相建议存在一个稳定的双轴取向相，我们最近的单分散系统的模拟结果表明，这是不一定的情况下，即使是颗粒形状正好在长和扁球形几何形状之间，通常被称为自对偶形状。出于潜在的惊人的影响，将双轴排序到显示应用程序，我们扩展我们的调查，以bidisperse混合物的短和长的HBP和分析是否尺寸分散性可以进一步丰富的HBP的相行为，最终不稳定的位置有序相，从而有利于形成的双轴晶相。我们的研究结果不仅表明，双分散的混合物的自双形HBPs不能自组装成双轴向双相，但他们也表明，这些颗粒也不能形成单轴向双相。在单分散体系中也观察到这种令人惊讶的行为。此外，双分散HBP倾向于在共存的各向同性相和近晶相中相分离，或者在相对大的压力下，倾向于在主要为短HBP的近晶相和主要为长HBP的近晶相中相分离。我们的结论是，限制粒子取向的自由度或忽略位置有序（近晶，柱状和晶体）相的存在下，可以显着地改变HBPs的相行为和不切实际地扩大了双轴晶相的稳定区域。
2017-10-30 cond-mat.soft
Theoretical calculation of the phase behavior of colloidal membranes
我们制定了一个密度泛函理论，描述了硬棒和耗尽聚合物的相行为，实现在最近的实验中悬浮液的\emph{fd}病毒和非吸附聚合物。该理论预测的相对稳定性的微滴，堆叠的近晶柱，和最近发现的相孤立的单分子层的棒，或胶体膜。我们发现，一个最小的棒的纵横比所需的胶体膜的稳定性和集体突起起伏是稳定这一阶段的主导作用。理论预测与实验和计算结果定性一致。
2011-07-11 cond-mat.soft
Depletion effects in smectic phases of hard rod--hard sphere mixtures
众所周知，当硬球被添加到纯硬棒系统中时，近晶相的稳定性可以大大增强，并且这种效果可以根据耗尽力来合理化。在本文中，我们首先研究取向顺序对这个特殊的二元系统中的耗尽力的影响，比较我们的结果与那些采用通常的近似考虑杆平行和他们的取向冻结。我们认为混合物杆不同的纵横比和不同直径的球体，我们对待他们的Onsager理论。我们的研究结果表明，耗尽效应，因此近晶稳定性，显着降低作为结果的取向无序在近晶相时，与相应的数据相比，基于冻结-取向近似。这些结果进行了讨论的$τ$参数，这已被提出作为一个方便的措施耗尽强度。我们目前封闭的表达式$τ$，并表明，它是密切相关的耗尽电位。然后，我们分析了颗粒几何形状的影响，通过比较结果有关的系统的平行杆的不同形状（spherocylinders，圆柱体和平行六面体）。最后，我们提供的结果的基础上的Zwanzig近似的基本-措施密度泛函理论适用于混合物的平行六面体和立方体的不同大小。在这种情况下，我们表明，$τ$参数表现出线性渐近行为的限制，大值的硬杆纵横比，符合Onsager理论，以及在限制的大值的比杆宽度立方体边长，$d$，相反，Onsager近似，预测$τ\sim d^3$。
2007-04-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase diagram and effective shape of semi-flexible colloidal rods and biopolymers
我们研究悬浮液的半柔性胶体棒和生物聚合物使用Onsager型第二维里功能的分段链模型。对于悬浮液的薄和厚的fd病毒颗粒，我们计算的相图与实验观察定量一致，我们发现他们的有效状态点依赖的形状要短得多，比实际的形状厚。我们还计算了蠕虫状胶束在宿主fd病毒溶液中的拉伸，再次发现与实验一致。对于这两个系统，我们的研究结果表明，fd病毒刚度可以发挥关键作用，系统的行为。
2011-01-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
Effect of sample height and particle elongation in the sedimentation of colloidal rods
本文从理论上研究了引力场对不同长宽比杆的胶体悬浮液平衡行为的影响。系统的体相用解析状态方程描述。然后通过沉降路径理论将引力场结合起来，该理论假设样品在每个高度处的局部平衡条件。由于引力场的存在，体唯象学得到了极大的丰富。在一个悬浮的细长棒与五个稳定的阶段在散装，引力场稳定多达15个不同的堆叠序列。样品高度对稳定堆积顺序有重要影响。当在恒定的胶体浓度下增加样品高度时，不同体相的新层出现在顶部、底部或同时出现在顶部和底部。我们还研究了在质量多分散悬浮液中的沉降，其中所有杆具有相同的形状，但不同的浮力质量。
2023-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Rhythmic cluster generation in strongly driven colloidal dispersions
我们研究了一个驱动的探针粒子，这是通过分散体的垂直于方向的高速拖动的棒的胶体分散体的响应。在被拖动的粒子的前面，产生了一簇棒状物，它们有节奏地生长，并通过旋转运动溶解。我们发现证据的介观集群集群相关长度，{ \em独立}的施加的阻力速度。我们的研究结果是基于非平衡布朗动力学的计算机模拟，并符合动力学标度理论。
2006-06-28 cond-mat.soft
Self-assembly of 2D membranes from mixtures of hard rods and depleting polymers
我们阐明的分子力导致组装的二维膜状结构组成的一个杆长厚单层的对齐杆从不混溶悬浮液的硬棒和耗尽聚合物。我们进行模拟预测，单层膜是热稳定的临界杆纵横比以上，低于临界耗尽相互作用长度尺度。在这些条件之外，诸如堆叠的近晶柱或微滴的替代结构是热稳定的。这些预测证实了使用病毒杆状分子和非吸附聚合物的实验模型系统。我们的工作表明，集体分子突起波动本身就足以稳定膜组成的均匀杆与简单的排除体积相互作用。
2011-03-14 cond-mat.soft
Equation of State of Colloidal Membranes
在非吸附性聚合物的存在下，单分散的棒状胶体组装成一个棒状长度的厚的液体状单层，称为胶体膜。胶体膜内的棒的密度由包封聚合物悬浮液施加的渗透压与胶体棒之间的排斥力之间的平衡决定。我们开发了一种微流控装置，用于连续观察隔离膜，同时动态控制聚合物悬浮液的渗透压。使用这种技术，我们测量了膜棒密度在一个范围内的渗透压比更宽的是什么是平衡样品中可访问的。随着密度的增加，我们观察到一个一级相变，其中的平面膜顺序从二维流体转化为二维固体。在低渗透压的限制下，我们测量了单个杆从膜上蒸发的速率。所开发的微流控技术可广泛适用于各种软材料的原位研究，以及它们的性质如何取决于溶剂的组成。
2019-05-30 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
Phase diagram of two-dimensional hard rods from fundamental mixed measure density functional theory
本文提出了二维可取向硬棒体相图的密度泛函理论，并用Monte Carlo计算机模拟数据进行了验证。详细地说，一个显式的密度泛函来自基本的混合测度理论和自由最小化的硬discorectangles的数值。相图，其中包括稳定的各向同性，双晶，近晶相和结晶相，得到了与模拟数据显示出良好的一致性。我们的功能是有效的多组分混合物的硬粒子与任意凸形状，并提供了一个可靠的起点，探索各种不均匀的情况下，二维硬棒及其布朗动力学。
2017-10-06 cond-mat.soft
Diffusion of Colloidal Rods in Corrugated Channels
在许多自然和人工设备中，扩散传输发生在具有波纹边界的受限几何形状中。这样的边界引起熵和流体动力学效应，这只研究了球形颗粒的情况。在这里，我们的实验研究扩散的细长形状的颗粒被限制在一个波纹状的准二维通道。细长的形状导致复杂的排斥体积颗粒和通道壁之间的相互作用，减少了可访问的配置空间，并导致新的熵自由能效应。额外的旋转自由度也产生了一个复杂的扩散系数矩阵，取决于粒子的位置和方向。我们进一步展示了如何扩展标准的Fick-Jacobs理论，将流体动力学和熵效应相结合，以便，例如，准确地预测实验测量的平均第一次通过时间沿通道。我们的方法可以用来作为一个通用的方法来描述各向异性颗粒在波纹通道中的平移扩散。
2019-02-08 cond-mat.soft
Randomness in self-assembled colloidal crystals can widen photonic band gaps through particle shape and internal structure
利用计算机模拟，我们探讨了自组装光子晶体中热噪声引起的随机性如何影响其光子带隙（PBG）。我们考虑了一个二维光子晶体，它由一组平行的、具有圆形或方形截面的、无限长的介质硬棒自组装而成。我们发现光子带隙可以存在于很大范围的中间堆积密度。与直觉相反，最大的带隙并不总是出现在晶体最有序的堆积密度处，尽管任何自组装结构都具有固有的随机性。对于在中间填充密度的方形截面的棒，我们发现，横向磁（TM）的自组装（即热）系统的带隙可以大于在一个完美的正方形晶格排列的相同的棒。通过考虑空心棒，我们发现横向电（TE）模式的带隙可以大大增加，而TM模式的带隙没有表现出明显的改善比固体棒。我们的研究表明，粒子的形状和内部结构可以用来工程的PBG的自组装系统，尽管位置和取向的随机性所产生的热噪声。
2020-10-10 cond-mat.soft
Complex Smectic Phases in Polymer Grafted Shape-Uniform Cellulose Nano-Crystals
通过分子动力学模拟研究短链接枝对纤维素纳米晶体液晶有序性的影响，发现不同接枝密度可调控向列相及多种近晶相的出现与消失，揭示了现有模型未涵盖的新液晶相行为。
2024-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
On elliptical soft colloids in smectic-C films
我们从理论上研究了最近报道的自由站立近晶C膜中软胶体的椭圆形状。胶体有利于液晶分子在其表面的平行排列，并且为了足够强的锚定，将在胶体颗粒的极点处产生一对缺陷。液晶基质的弹性自由能又会影响胶体的形状。在这项研究中，我们将集中在椭圆形的软胶体，并确定它们的平衡形状如何依赖于弹性常数的液晶，锚定强度，表面张力和胶体的大小。在小偏心率的极限下，通过最小化Frank弹性自由能，解析地获得形状图。分析结果进行了验证，并推广到任意偏心率，通过数值最小化一个适当的朗道自由能。当液晶相关长度与胶体颗粒的尺寸相当时，后者需要对拓扑缺陷进行充分的描述。
2006-04-27 cond-mat.soft
Self-Assembly and Phase Behavior of Janus Rods: Competition Between Shape and Potential Anisotropy
本研究通过Langevin动力学模拟和自由能计算，揭示了Janus棒在形状各向异性和方向性吸引竞争下的自组装多晶型现象，为棒状胶体设计提供了指导。
2024-08-23 cond-mat.soft
Unraveling the Role of Frictional Contacts and Particle Orientational Order During Shear-thickening in Suspensions of Colloidal Rods
现在有令人信服的证据表明，颗粒间的摩擦接触是必不可少的观察剪切稠化的浓缩悬浮液的紧凑的颗粒。虽然这激发了许多策略来定制这些系统中的流变学，但在更一般的情况下，即各向异性颗粒的悬浮液，剪切增稠的机制仍然不清楚。在这里，通过同时测量的体积粘度和第一法向应力差，我们表明，强剪切增稠的悬浮液中的胶体棒是伴随着大的正向应力，表明形成一个系统跨越摩擦接触网络。我们还发现，在剪切增稠制度的流动是不稳定的，并表现出相当丰富的时间依赖性。通过进行单粒子分辨共聚焦流变学测量，我们提供了令人信服的证据表明，这种流变学的混乱产生于强耦合之间的强加的流量和颗粒取向顺序。基于这些观察结果，我们设计了具有温度可调摩擦学特性的胶体棒，并证明了实现悬浮液流变学原位控制的可行性。这些研究结果表明，取向秩序和摩擦相互作用之间的相互作用起着至关重要的作用，在稠密的悬浮液的胶体棒的剪切增稠。
2019-06-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
