Phase equilibria in stratified thin liquid films stabilized by colloidal particles
本文用准二维热力学方法研究了由胶体颗粒稳定的薄液膜中不同厚度区域之间的相平衡。适当的平衡条件的膜张力，正常的压力，和化学势的颗粒在膜中，它示出，这些参数的松弛连续发生在三个不同的时间尺度上。薄膜分层定量描述了硬球悬浮液使用蒙特卡罗方法来评估热力学状态方程。共存相被确定为系统的约束和充分的平衡态，对应于不同阶段的薄膜松弛。
2005-04-15 cond-mat.soft
Time-dependent active microrheology in dilute colloidal suspensions
在微流变学装置中，浸入复杂流体中的单个探针颗粒暴露于强外力，驱动系统脱离平衡。在这里，我们阐述了分析的时间依赖性的响应的探针粒子在布朗粒子的稀悬浮液中的一个大的步进力，确切地在第一顺序的浴粒子的密度。对于任意小的驱动，与时间相关的漂移速度以指数方式快速接近其稳态值，这与编码在速度自相关函数的长时间尾部中的线性响应的幂律预测形成鲜明对比。我们表明，定态行为依赖于非解析的驱动力，并连接这种行为的持久相关性的平衡态。我们认为，这种关系一般成立。此外，我们阐述了在力的方向上的波动显示瞬态超扩散行为。
2021-08-05 cond-mat.soft
Memory-induced transition from a persistent random walk to circular motion for achiral microswimmers
实验研究了光激活胶体微泳者在粘弹性流体中的运动。我们发现，在这样一个非牛顿的环境中，活性胶体经历了一个意想不到的过渡，从增强角扩散到持续的旋转运动超过临界推进速度，尽管它们的球形形状和刚度。我们观察到，在相反的手性不对称microswimmer，所得到的圆形轨道可以自发地扭转其旋转的意义，并表现出的角速度和曲率的曲率半径，非线性地依赖于推进速度。通过对主动布朗运动的最小非马尔可夫朗之万模型的研究，我们证明了这些非平衡效应是由于流体对牛顿流体中没有对应物的粒子的自推进的延迟响应而产生的.
2018-07-21 cond-mat.soft
Active particles knead three-dimensional gels into open crumbs
本研究结合持续同调分析与模拟，发现活性粒子掺杂可使三维胶体凝胶形成高孔隙致密结构，且二维与三维体系的结构行为存在拓扑差异，为多孔介质构建及功能材料设计等提供新方向。
2024-04-11 cond-mat.soft
Anisotropic memory effects in confined colloidal diffusion
在流体动力学记忆是显着的时候，一个光学捕获的球附近的壁的运动进行了研究。首先，我们量化，在散装，所产生的限制对球体的速度自相关函数$C(t)$的捕获潜力的影响。接下来，我们研究了当球体朝向表面时，$C(t)$分裂成$C_\parallel(t)$和$C_\perp(t)$。因此，我们监测的交叉，从一个缓慢的$t^{-3/2}$长时间的尾巴，远离墙壁，一个更快的$t^{-5/2}$衰减，由于流体动力学回流和壁效应之间的微妙的相互作用。最后，我们讨论了由此产生的非对称的时间依赖的扩散系数。
2008-05-21 cond-mat.soft
Instabilities in Colloidal Crystals on Fluid Membranes
本文研究流体膜上胶体晶体自组装中的不稳定性，通过Helfrich能量建模并利用Bloch波分析，揭示了长波数和短波数两种失稳模式，为超材料设计提供理论依据。
2025-06-20 cond-mat.soft
Emergent vortices in populations of colloidal rollers
相干涡旋运动已经在包括生物体（细菌、鱼类、人类群体）和合成活性物质（摇动的谷物、生物聚合物的混合物）在内的各种种群中得到报道，但是仍然缺乏对这种模式的形成和结构的统一描述。在这里，我们报告的自组织运动的胶体成一个宏观的稳定旋转的漩涡。结合物理实验和数值模拟，我们阐明了这种集体行为。我们表明，出现的旋涡结构的生活在相分离的边缘，并挑选出非常的成分负责这种状态的极性活性物质。在此基础上，我们建立了一个连续统理论，奠定了坚实的基础，描述了一个广泛的一类运动人口的几何边界的限制涡集体运动。
2015-06-26 cond-mat.soft
Tagged-particle dynamics in confined colloidal liquids
我们提出的标记粒子动力学的数值结果，解决模式耦合理论在受限几何胶体液体（cMCT）。我们表明，无论是微观动力学，也不是中间散射函数的类型定性地改变在玻璃化转变附近的渐近动力学。特别是，我们发现在低频磁化率谱，我们解释为平行弛豫足迹的限制类似的特点。我们推导出预测的本地化长度和缩放的扩散系数在过冷制度，并发现一个显着的非单调依赖的限制长度。对于稀释液体的流体动力学极限，我们计算的中间散射函数，这是在完美的协议与事件驱动的布朗动力学模拟的解析表达式。由此，我们推导出一个表达式的持续反相关的速度自相关函数（VACF）的限制运动。使用数值计算结果的cMCT方程的VACF，我们还确定了一个交叉之间的不同缩放对应的过渡从无约束到约束的行为。
2021-10-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of Colloidal Cubes and Cuboids in Cylindrical Nanopores
了解胶体悬浮体在受限环境中的行为在实际应用中具有显著的相关性。尽管胶体在本体中的行为是确定影响其平衡和动力学的主要因素的关键，但只有通过研究其在限制下的反应，才能考虑在配方技术中使用胶体。特别地，将各向异性颗粒的流体限制在纳米孔中提供了控制它们的相行为并稳定不能在本体中形成的形态谱的机会。通过适当地选择孔几何形状、颗粒结构和系统填充，可以针对特定应用调整热力学、结构和动力学性质。在目前的贡献，我们报告的巨正则和动态蒙特卡罗模拟的胶体立方体和长方体限制到不同尺寸的圆柱形纳米孔的悬浮液。我们首先研究了它们的相行为，计算了化学势-密度状态方程，讨论了孔壁对颗粒锚定和分层的影响。特别是，在足够大的浓度下，我们观察到形成的同心向列状冠状的扁圆或扁长的颗粒周围的各向同性的核心，其功能类似于那些通常检测到的散装。然后，我们分析了它们的动力学的主要特征，并发现这些特征是由颗粒在纳米孔的纵向和径向方向上扩散的能力显著决定的。
2021-08-22 cond-mat.soft
Fabrication and characterization of bimetallic silica-based and 3D-printed active colloidal cubes
本文制备并研究了基于催化反应的双金属二氧化硅及3D打印活性胶体立方体，揭示金层厚度、重力扭矩、活性力及尺寸相关阻力对其面内推进的影响。
2025-02-18 cond-mat.soft
Brownian Dynamics simulations of aging colloidal gels
胶体凝胶老化研究使用很长的布朗动力学模拟运行。Asakura Oosawa描述的耗尽相互作用是用来模拟一个简单的胶体聚合物混合物。在凝胶形成过程中确定了几种制度。中间散射函数显示了一些动力学过程被冻结的系统的双重衰减特性。$β$弛豫在短时间内解释的Krall-Weitz模型的退相关由于弹性模式的存在。$α$弛豫在很长的时间是很好地描述了一个拉伸指数，显示了宽谱的弛豫时间的$q$的依赖性是$τ_α = q^{-2.2}$，低于扩散。对于最短的等待时间，使用两个拉伸指数的组合，表明双峰分布。提取的弛豫时间随等待时间变化为$τ_α=τ_w^{0.66}$，比简单老化情况慢。真实的空间位移被发现是强烈的非高斯，在空间和时间相关。我们无法找到明确的证据表明凝胶老化是由内应力驱动的。相反，我们假设，在这种情况下，弱相互作用的凝胶，老化行为的出现是由于股的热扩散，受到不连续破裂的膨胀网络的约束。虽然机制不同，但一些结果与眼镜老化的相似性是惊人的。
2002-10-14 cond-mat.soft
Ice Rule Fragility via Topological Charge Transfer in Artificial Colloidal Ice
人造粒子冰是受约束、相互作用的粒子的模型系统。他们已被引入理论研究冰流形出现挫折，随着畴壁和晶界动力学，掺杂，钉扎脱钉，控制运输的拓扑缺陷，雪崩和记忆效应。最近，这种基于粒子的冰已经通过纳米图案超导体或引力捕获胶体中的涡旋实验实现。在这里，我们证明，虽然这些冰通常被认为是等同于磁自旋冰，他们可以访问一个新的频谱的现象，是无法访问后者。通过实验、理论和模拟，我们证明了在混合配位几何中，熵驱动的负单极子自发地以由顶点混合比确定的密度出现。与其基于自旋的类似物不同，胶体系统显示出“脆弱的冰”流形，其中局部能量学反对冰规则，而不是通过全局拓扑电荷守恒来执行。脆弱的胶体冰，拓扑稳定，可以自发地打破拓扑电荷转移。
2018-10-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Arrested States in Persistent Active Matter: Gelation without Attraction
我们探讨了相分离和动力学逮捕模型活性胶体系统组成的自推进，硬核颗粒与非凸形状。该模型的被动限制，即在正方形晶格上的十字形颗粒，表现出从流体相到固相的一阶转变，密度增加。淬火到两相共存区表现出老化制度。粒子的非凸形状减轻了无源系统中的干扰，并导致对有源粒子的旋转的强烈抑制。使用数值模拟和分析建模，我们量化的非平衡相行为的密度和活动的函数。如果我们将活性视为吸引力强度的模拟，则相图与有吸引力的胶体具有很强的相似性，表现出老化、玻璃态和凝胶状被捕态。这两种类型的动态逮捕的状态，玻璃和凝胶，是由密度不均匀性在后者的外观区分。在无限持久的限制，我们表明，基于不对称排斥过程的粗粒度模型定量预测的凝胶态的密度分布。有限的旋转速率的预测仍然定性有效。使用这些结果，我们分类活动驱动的阶段，并确定它们之间的边界。
2020-05-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of equilibrium linked colloidal gels
吸引性地结合到仅几个邻居的胶体（例如，斑片状颗粒）可以形成具有独特的动态性质的平衡凝胶，该动态性质随时间稳定。在这里，我们使用一个粗粒度的模型来探索动态的平均价是宏观上，而不是微观上，约束的片状胶体的连接网络。该模型的模拟结果显示了平衡凝胶形成的动态标志，并建立了胶体-胶体键的持续时间控制自中间散射函数的特征缓慢弛豫。该模型的特点没有相分离的连接剂浓度的函数，在化学计量比的连接剂末端纳米粒子表面结合位点为中心的再入网络形成。从化学计量学的结果，在连接器饥饿或网站饥饿的网络与降低连接性和较短的特征弛豫时间与较低的活化能。在重入趋势的基础上，动力学性质随着每个胶体的有效网络键的数量单调变化，这个数量可以使用Wertheim的热力学微扰理论来预测。这些行为表明宏观原位策略调整胶体网络的动态响应。
2022-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Persistent motion of a Brownian particle subject to repulsive feedback with time delay
研究过阻尼胶体粒子在时滞排斥性高斯势反馈下的动力学，发现其在确定性条件下趋于恒速稳态，在噪声下表现出与主动布朗粒子相似的持久运动和增强的扩散系数。
2025-03-06 cond-mat.soft
Noether-Constrained Correlations in Equilibrium Liquids
本文利用诺特定理从液体哈密顿量的空间变换不变性出发，推导出联系二体密度、局域力-力关联和局域力梯度的精确求和规则，并通过多种液体模拟验证其在空间结构表征中的基本作用。
2023-06-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase diagrams of Janus fluids with up-down constrained orientations
利用Gibbs系综蒙特卡罗模拟和简单的解析近似方法，研究了一类由疏水半球和胶体球组成的Janus流体的二元混合物.这些流体可以通过施加外部静电场在实验上实现。分析了五个具有不同斑-斑亲和力的具体模型中的气-液和分层相变。结果发现，在所有的模型中，即使只有一个可能的补丁相互作用是有吸引力的气-液转变。此外，如果相似颗粒之间的吸引力比不同颗粒之间的吸引力强，则系统在足够低的温度和高的密度下分层成具有不同组成的两个子系统。
2013-11-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Anomalous dynamics of intruders in a crowded environment of mobile obstacles
许多自然和工业过程依赖于受约束的运输，例如蛋白质在细胞中移动，纳米复合材料或凝胶中的颗粒，高密度集合中的个体和车辆交通条件。这些是在拥挤的环境中运动的例子，其中主矩阵可能保留一些玻璃样的动态。在这里，我们研究约束运输的胶体模型系统中，稀释的小球在一个缓慢重排，玻璃状矩阵的大球移动。使用共焦差分动态显微镜和模拟，我们发现了一个临界尺寸不对称的异常集体运输的小颗粒出现，表现为对数衰减的密度自相关函数。我们表明，矩阵的流动性是中央所观察到的异常行为。这些结果，关键取决于尺寸引起的动态不对称性，是相关的广泛的现象，从玻璃系统到细胞生物学。
2016-04-08 cond-mat.soft
Effective pseudo-potentials of hydrodynamic origin
结果表明，低雷诺数流体流动可以引起悬浮颗粒的响应，好像他们是在一个平衡系统的有效电位。这一普遍结果自然是由这样一个事实得出的，即在粘性流体中移动粒子的不同方法会产生非常不同的长程流动。讨论了两个例子：电泳"悬浮"的重带电球，其中一个流体动力学"伪势"可以写在封闭的形式，和准二维晶体的类似带电胶体球附近形成的带电壁，其明显的吸引力产生的不是一个力，但从持续的流体流动。
2001-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Molecular Dynamics Simulations of Binary Sphere Mixtures
高度尺寸分散颗粒的流体混合物的显式模拟受到与识别对相互作用邻居相关的数值挑战的约束。最近的算法发展在一定程度上改善了这些困难，允许更有效地模拟系统与许多大小分散的颗粒。我们利用这些功能来执行分子动力学模拟的二元球混合物的弹性刚性颗粒接近硬球极限和颗粒尺寸比高达50，接近胶体极限。所考虑的系统包括500个大颗粒和高达近360万个小颗粒，总颗粒体积分数高达0.51。我们的模拟证实了定性预测的大颗粒之间的相关性先前获得的分析和模拟采用有效的耗尽相互作用，但也揭示了额外的见解，近接触结构，结果从明确的小颗粒溶剂的治疗。在模拟过程中没有观察到自发的晶体成核，这表明在流体-固体共存区域中的成核速率太小，无法观察到可行的模拟系统尺寸和时间尺度的晶体成核。
2022-11-10 cond-mat.soft
Flow induced intermittent transport shapes colloid filtration in complex media
本文通过多尺度微流控实验追踪胶体颗粒在可控异质性多孔介质中的运动，发现颗粒呈长程飞行与短程俯冲交替的间歇性输运，并结合CTRW随机模型揭示了孔隙结构如何导致非指数沉积等异常过滤行为。
2025-05-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Topotaxis of active Brownian particles
最近的实验研究表明，细胞运动可以通过地形梯度，如由微图案化基底的特征的空间变化引起的那些。这种现象被称为拓扑性，在细胞大小的障碍物的空间变化分布中持续爬行的细胞中尤其突出。在这篇文章中，我们介绍了一个玩具模型的拓扑性的基础上，主动布朗粒子的限制移动的障碍物，与空间依赖的晶格间距。使用数值模拟和分析论证，我们证明地形梯度引入了粒子持久性的空间调制，导致定向运动朝向持久性较高的区域。我们的研究结果表明，持续的运动本身就足以驱动topotaxis，并可以作为一个起点，更详细的研究自我推进的粒子和细胞。
2019-08-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
