Determination of the positions and orientations of concentrated rod-like colloids from 3D microscopy data
共焦显微镜结合实空间粒子跟踪技术已被证明是软物质物理、材料科学和细胞生物学等科学领域的有力工具。然而，与球形颗粒的算法相比，浓缩相中的各向异性颗粒的3D跟踪仍然不是最优化的。为了解决这个问题，我们开发了一种新的粒子拟合算法，该算法可以从三维共聚焦显微镜数据堆栈中提取荧光棒状粒子的位置和方向，即使粒子的荧光信号重叠很大。我们证明，我们的算法正确地识别所有五个坐标的单轴粒子在一个集中的无序相和液晶近晶-B相。除了共焦显微镜图像外，我们还证明该算法可用于在3D电子断层扫描重建中识别纳米棒。最后，我们确定了算法的准确性，使用模拟和实验共聚焦显微镜数据栈扩散硅棒在稀悬浮液。这种新的粒子拟合算法允许在稀相和密相液晶（如液晶相，近晶相和结晶相）的结构和动力学的研究，以及在三维的棒状粒子的玻璃化转变的研究在单粒子水平上。
2014-06-19 cond-mat.soft
Elastic fluctuations as observed in a confocal slice
最近的共聚焦实验胶体固体激发了一个更全面的研究投影到一个二维共聚焦切片的三维波动。我们表明，投影晶体的有效理论显示了几个特殊的功能，如非标准指数的色散关系。我们提供了有效的二维弹性性能，使一个工作从切片的实验观察到三维弹性常数的解析表达式。
2012-07-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.data-an
Relating Microstructure and Particle-level Stress in Colloidal Crystals Under Increased Confinement
晶体材料的机械性能可以在约束条件下得到显著改变。这种改变的宏观性能通常由改变的微观结构和内部应力场控制。在这里，我们使用一个平行板的几何形状，应用准静态挤压流粉碎胶体多晶，同时用共聚焦显微镜成像。共聚焦图像用于量化局部结构顺序，并结合局部结构各向异性应力评估（SALSA），确定单颗粒尺度下的应力。我们发现，在压缩过程中，结晶区打破成不同的几何包装的小域。这些领域的特点是高度本地化的压力和偏应力的相关长度的一半，在散装。此外，平均偏应力几乎加倍，表明在高度受限的样品中具有更高的脆性。
2016-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A random walk description of the heterogeneous glassy dynamics of attracting colloids
我们研究的吸引力的胶体粒子的异质动力学接近凝胶转变，使用共聚焦显微镜实验结合理论统计分析。我们专注于单粒子动力学，并表明范霍夫分布函数的自身部分并不是菲克过程所期望的高斯分布，而是反映了在任何给定时间具有广泛不同迁移率的胶体的存在。我们的共聚焦显微镜测量可以很好地描述一个简单的分析模型的基础上，一个传统的连续时间随机游走图片，已经发现在其他几个玻璃质材料。特别是，该理论成功地解释了范霍夫分布中宽尾的存在，这种分布在大距离处表现出指数衰减，而不是高斯衰减。
2008-01-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elasticity-mediated self-organization and colloidal interactions of solid spheres with tangential anchoring in a nematic liquid crystal
利用激光光镊和荧光共聚焦偏振显微镜，研究了固体微球在具有强切向表面锚定的颗粒周围弹性畸变引起的胶体相互作用。这些粒子聚集成与远场指向矢成约30度的链，并且在更高的浓度下，形成复杂的动力学捕获结构。我们表征的距离和角度依赖性的胶体相互作用力。
2005-08-13 cond-mat.soft
Experimental analysis of single particle deformations and rotations in colloidal and granular systems
荧光标记粒子的共聚焦显微镜已被用于研究真实空间中胶体和颗粒物质的动力学和结构性质。定位算法允许完全自动化地确定所观察体积中的所有组成（球形）颗粒的三维位置和平移运动。然而，粒子变形或旋转运动几乎没有得到解决。在这里，我们提出的准备和图像处理技术，也提取的颗粒的变形和旋转状态。变形分析是针对具有空心球状荧光强度分布的颗粒进行的，该颗粒对小变形更敏感。在第二种情况下的旋转，我们利用的角度依赖性的光吸收的纳入染料分子制备光学各向异性颗粒类似于偏振荧光光漂白后。这些粒子的旋转表示为共焦图像中的强度波动。与现有的方法相比，我们的技术不会降低实际粒子定位的质量。它们可以帮助理解胶体和颗粒材料在老化过程中或在剪切或压缩等外部刺激下的停滞状态下的复杂重组过程。
2011-12-06 cond-mat.soft
Emulsification in binary liquids containing colloidal particles: a structure-factor analysis
我们提出了一个定量的共焦显微镜研究的瞬态和最终的微观结构的颗粒稳定的乳液通过分层形成的二元液体。为此，我们已经开发了一种图像分析方法，依赖于从共焦图像序列中的各个帧的离散傅立叶变换获得的结构因子。在峰值拟合之前径向平均这些傅立叶变换的平方模量允许在淬火的整个温度范围内提取主导长度尺度。我们的程序甚至在液滴成核后产生信息，此时两个分离相之间的（荧光）对比在图像中几乎不可辨别。我们发现，我们的乳液是稳定的实验时间尺度上的界面颗粒，他们很可能有双峰液滴尺寸分布。我们将后者归因于聚结与乳状液分离是乳化后期的主要粗化机制，我们支持这一主张与（直接）共聚焦显微镜观察。此外，我们的研究结果意味着，所观察到的液滴出现从颗粒促进成核，随后可能是一个自由生长制度。最后，我们认为，乳状液分层强烈影响液滴的生长在乳化的早期阶段。未来的研究可以澄清淬火条件和所得微观结构之间的联系，为从二元液体中定制颗粒稳定乳液铺平道路。
2010-11-03 cond-mat.soft
Incompressibility of polydisperse random close packed colloidal particles
我们使用共聚焦显微镜来研究随机紧密堆积的胶体颗粒样品。我们引入一个算法来估计每个粒子的大小。考虑到它们的大小，我们计算了样品的压缩性作为波矢量$q$的函数，并发现这种压缩性线性消失为$q \rightarrow 0$。必须考虑颗粒尺寸以正确计算压缩性。这些结果也表明，实验的包装是超均匀的。
2011-07-09 cond-mat.soft
Fluid-bicontinuous emulsions stabilized by colloidal particles
利用受控的旋节分解，我们已经创建了一个流体双连续结构稳定的胶体颗粒。我们目前的共聚焦显微镜研究这些结构和它们的变化与动力学途径。我们的研究揭示了一个刚性多层的胶体颗粒堵塞在界面上，防止液体分层数小时。双流体域的安排，在介观尺度上相互渗透，可能是有用的微反应介质。
2006-04-19 cond-mat.soft
Finding bridges in packings of colloidal spheres
我们确定假定的承重结构（桥梁）在实验胶体系统共聚焦显微镜研究。桥是合作的结构，已被用来解释稳定性和不均匀的力传递模拟颗粒填料的密度范围。我们发现，类似于那些在颗粒模拟中发现的桥梁存在于真正的实验胶体包装。我们严格描述的桥发现程序的真实实验数据，并提出了一个新的标准-最低均方分离（LSQS）-选择最佳的稳定。
2010-06-17 cond-mat.soft
Roughness Induced Rotational Slowdown Near the Colloidal Glass Transition
粗糙化球形胶体的表面可以极大地改变其在稠密悬浮液中的平移和旋转动力学。使用3D共聚焦显微镜，我们发现，粗糙度不仅降低了浓度的平移胶体玻璃化转变，但也产生了广泛的浓度范围内的旋转布朗运动改变签名从高振幅扩散到低振幅嘎嘎作响。这迄今没有报道的第二个玻璃化转变粗糙的球形胶体出现时，颗粒表面间的距离变得相当的粗糙度长度尺度。联锁接触负责限制粒子旋转。
2021-09-27 cond-mat.soft
Velocity oscillations in confined channel flows of concentrated colloidal suspensions
利用快速共聚焦显微镜，在单粒子水平上研究了玻璃微通道中浓胶体的压力驱动流动。对于通道与颗粒尺寸比$a/\bar{D} \lesssim 30$，悬浮颗粒的流速显示波动。对于更高的约束（$a/\bar{D} \simeq 20$），这些转变成规则振荡。我们提出的证据链接这些振荡与溶剂和颗粒（渗透）的相对流量和剪切增稠的约束效果。
2008-06-27 cond-mat.soft
Brownian motion and the hydrodynamic friction tensor for colloidal particles of complex shape
我们合成了各种各向异性形状的胶体颗粒，并使用共聚焦显微镜跟踪其定向分辨的布朗轨迹。适当的短时间关联函数的分析提供了直接访问的流体动力学摩擦张量的粒子揭示非平凡的耦合之间的平移和旋转的自由度。结果与实验确定的颗粒形状在低雷诺数制度的流体动力学摩擦张量的计算是一致的。
2014-01-25 cond-mat.soft
Non-equilibrium sedimentation of colloids on the particle scale
我们采用激光扫描共聚焦显微镜、动态密度泛函理论和布朗动力学计算机模拟研究了水平毛细管中硬球状胶体分散体的沉降过程。对于均匀化的初始状态，我们得到定量的一致性的结果从各自的方法的时间演化的单体密度分布和渗透压的墙壁上。我们证明，单粒子的信息可以在实验中获得的系统初始化进一步的平衡，使复杂的横向图案的形式。
2007-03-30 cond-mat.soft
Tracking Rotational Diffusion of Colloidal Clusters
我们描述了一种新的方法来跟踪胶体颗粒团的旋转运动。我们的方法利用刚体变换来确定一个集团的旋转，并以一种简单的方式扩展了传统的证明粒子跟踪技术，从而促进了在系统中的旋转动力学研究包含或组成的胶体集团。我们测试我们的方法，通过测量模拟的布朗集团的动力学性质的条件下，相关的显微镜实验。然后，我们使用的技术来跟踪和描述一个真正的胶体集群与共聚焦显微镜成像的运动。
2011-07-13 cond-mat.soft
A novel particle tracking method with individual particle size measurement and its application to ordering in glassy hard sphere colloids
粒子跟踪是共聚焦显微镜观察胶体悬浮液、乳状液和颗粒物质的关键。传统的跟踪方法已经不能提供关于单个颗粒的尺寸的准确信息。在这里，我们提出了一种新的方法来本地化的任意相对大小的球形颗粒从2D或3D（共焦）图像无论是在稀释或拥挤的环境。此外，这种方法使我们能够可靠地估计每个颗粒的大小。我们用这种方法来分析局部键取向有序的过冷多分散胶体悬浮液以及由基板诱导的非均匀结晶。对于前者，我们揭示了非平凡的耦合晶体状键的取向顺序和本地二十面体的顺序与颗粒尺寸的空间分布：晶体状的顺序往往形成在非常小的颗粒被耗尽的区域和较小的尺寸的中心颗粒稳定二十面体的顺序。对于后者，另一方面，我们发现，非常小的颗粒从晶体中排出，并积累在晶体的生长前沿。我们强调，传统的追踪方法无法获得此类信息。
2013-01-30 cond-mat.soft
Forced motion of a probe particle near the colloidal glass transition
我们使用共聚焦显微镜来研究磁珠在稠密的胶体悬浮液中的运动，在胶体玻璃化转变体积分数$ϕ_g$附近。对于靠近$ϕ_g$的致密液体样样品，低于阈值力时，磁珠仅表现出局部笼状运动。在这个力以上，珠以波动的速度被拉动。当接近$ϕ_g$时，力和速度之间的关系变得越来越非线性。临界力和非线性曳力随体积分数变化很大，而速度脉动在转捩附近没有变化。
2004-05-19 cond-mat.soft
Stirring supercooled colloidal liquids at the particle scale
本文利用旋转的超顺磁颗粒二聚体在硬球胶体悬浮液中产生局部扰动，通过共聚焦显微镜追踪发现切向速度随距离呈指数衰减，且接近胶体玻璃化转变时特征长度尺度增大、颗粒滑移减少。
2025-05-03 cond-mat.soft
Statistics of Fluctuating Colloidal Fluid-Fluid Interfaces
用共聚焦显微镜测量了共存的胶体流体相之间的界面波动。由于非常低的表面张力，界面的热运动是如此缓慢，以至于可以记录界面的位置。发展了界面高度波动理论。对于大量的关联函数，实验数据与理论表达式进行了比较。理论和实验之间的协议是非常好的。
2008-06-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The equilibrium intrinsic crystal-liquid interface of colloids
我们使用共聚焦显微镜来研究胶体悬浮液中平衡的晶液界面。毛细波粗糙的表面，但局部的内在界面是明确的。我们使用本地测量的结构和动力学的特点的内在接口，不同的测量发现略有不同的宽度，这个接口。就粒径$d$而言，该宽度是$1.5d$（基于结构信息）或$2.4d$（基于动力学），两者都不比粒径大很多。这项工作是第一个直接的实验可视化的平衡晶体-液体界面。
2009-06-30 cond-mat.soft
Colloidal glass transition observed in confinement
我们研究了一个胶体悬浮体之间的两个准平行的墙壁作为一个模型系统的玻璃化转变限制的几何形状。悬浮液是两种粒度的混合物，以防止壁诱导结晶。我们使用共聚焦显微镜直接观察胶体颗粒的运动。这种运动在限制中较慢，因此在无限制几何形状的液体样品中产生玻璃态行为。对于更高的体积分数的样品（接近玻璃化转变），约束效应的发生在较大的长度尺度。
2007-05-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Direct visualization of aging in colloidal glasses
我们使用共聚焦显微镜直接观察老化胶体玻璃的动态。我们准备了一个高密度的胶体悬浮液，一个简单的模型系统，与其他玻璃共享许多属性，并通过搅拌样品开始实验。我们在搅拌后跟踪了数千个胶体颗粒的运动，观察到它们的运动随着样品的老化而明显减慢。老龄化具有时空异质性。此外，虽然特征弛豫时间尺度随着样品年龄的增长而增长，但在所有时间尺度上都继续发生非平凡的粒子运动。
2002-09-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Local influence of boundary conditions on a confined supercooled colloidal liquid
我们研究受限的胶体悬浮液作为一个模型系统，它近似的行为受限的小分子玻璃形成。当被限制在平行玻璃板之间时，致密的胶体悬浮液变得更加玻璃化。我们使用共聚焦显微镜来研究受限胶体颗粒的运动。特别是，我们研究的影响颗粒粘在玻璃板上附近的自由粒子。限制似乎是主要的影响，减缓自由粒子的运动，并接近卡住的粒子导致二次减少的自由粒子的流动性。总的来说，颗粒迁移率在样品室的宽度上是相当恒定的，但是边界条件的强烈不对称性导致颗粒迁移率的轻微梯度。
2010-06-30 cond-mat.soft
Dynamical Arrest in Attractive Colloids: The Effect of Long-Range Repulsion
我们通过三维荧光共聚焦显微镜研究了具有短程吸引和长程排斥相互作用的模型胶体颗粒悬浮液中的凝胶化。在低填充分数下，颗粒形成稳定的平衡团簇。在增加填充分数时，簇的尺寸增大并且变得越来越各向异性，直到最终在凝胶化时缔合成完全连接的网络。我们在凝胶结构中发现了令人惊讶的顺序。空间和取向的相关性分析表明，凝胶是由致密链的颗粒从共享四面体集群。我们的研究结果意味着，动态逮捕发生通过集群的增长和协会。
2005-06-22 cond-mat.soft
An iterative algorithm to improve colloidal particle locating
胶体共焦显微术与数字图像处理技术相结合，已成为软物质物理和材料科学研究的有力工具。总之，这些技术能够同时定位和跟踪超过50万个单独的胶体颗粒。然而，尽管定位算法的改进提高了位置精度，但在不错误地识别同一颗粒超过一次的情况下定位密集堆积的三维胶体中的所有颗粒仍然具有挑战性。我们提出了一个简单的，迭代算法，减轻了“错过的粒子”和“重复计数”的问题，同时降低了对输入参数的具体选择的敏感性。它也适用于分析具有空间变化亮度的图像，其中单个输入参数集不适用于所有粒子。该算法易于实现，并与现有的粒子定位软件兼容。
2016-05-07 cond-mat.soft
Translational and rotational irreversibility in cyclically sheared colloidal suspensions
Georgetown University（乔治城大学）
本研究通过共聚焦流变仪追踪循环剪切胶体悬浮液中颗粒的三维轨迹与旋转，发现不可逆状态下的流动诱导各向异性由颗粒间摩擦和互锁机制决定，促进混合并维持旋转各向同性。
2026-10-06 cond-mat.soft
Structure of Electrorheological Fluids
以特制的荧光核二氧化硅胶体微球为模型电流变液，对无剪切条件下的结构形成和演化进行了实验研究。使用共聚焦扫描激光显微镜，我们测量了每个胶体的三维位置。我们观察到一个平衡的体心四相和几个非平衡结构，如片状晶体和孤立的胶体链。研究了胶体体积分数、电场强度和初始构型对非平衡结构形成的影响。我们将我们的观察结果与以前的实验，模拟和计算进行比较。
2000-01-26 cond-mat.soft
Invariance of Structure in an Aging Colloidal Glass
我们研究了浓胶体悬浮液，一个模型系统，它具有玻璃化转变。玻璃态的非平衡性质最明显地突出了老化--系统的性质对玻璃化后经过的时间的依赖。快速激光扫描共聚焦显微镜使我们能够对胶体玻璃进行成像，并在三维空间中跟踪颗粒。我们分析了静态结构的四面体包装。我们发现，虽然老化的悬浮液明显影响其动态，没有与四面体的几何量随年龄的变化。
2005-11-11 cond-mat.soft
Correlations of Structure and Dynamics in an Aging Colloidal Glass
我们研究了浓胶体悬浮液，一个模型系统，它具有玻璃化转变。处于玻璃态的样品显示老化，因为胶体颗粒的运动随着样品从初始状态老化而减慢。我们研究的静态结构和减慢动力学之间的关系，使用共聚焦显微镜跟踪的三维运动的粒子。通过考虑由相邻颗粒的四联体形成的四面体来量化该结构。我们发现，虽然样品在老化过程中明显减慢，但通过四面体量测量的静态特性没有变化。然而，观察到四面体形状和流动性之间的弱相关性，这表明该结构有利于负责样品老化的运动。
2005-12-29 cond-mat.soft
Aging near rough and smooth boundaries in colloidal glasses
我们使用共聚焦显微镜研究了粗糙和光滑边界附近的双分散胶体玻璃的老化。在光滑边界附近，颗粒形成层，并且与块体相比，边界附近的颗粒运动显著地更慢。在粗糙边界附近，各层几乎消失，粒子的运动几乎与体相一致。边界附近的动力学梯度被证明是两种类型的boundary.Our观察的结构梯度的函数，壁诱导层结构强烈影响老化。
2017-10-27 cond-mat.soft physics.chem-ph
Particle dynamics in colloidal suspensions above and below the glass-liquid re-entrance transition
我们使用共聚焦和荧光显微镜的模型玻璃系统的胶体粒子动力学的样品从一个硬球玻璃发展到有吸引力的粒子间相互作用的液体。从硬球玻璃到有吸引力的液体的转变是由短程耗尽力引起的。类液结构的发展由粒子动力学表示。我们确定粒子表现出大量的运动事件和特征的过渡使用这些运动事件的属性。当样品进入有吸引力的液体区域时，在这些运动事件期间的颗粒速度增加约一个数量级，并且颗粒更合作地移动。有趣的是，在吸引力的液相中的胶体颗粒不表现出显着更大的位移比硬球玻璃中的颗粒。
2009-02-17 cond-mat.soft
Experimental verification of democratic particle motions by direct imaging of glassy colloidal systems
我们分析数据从共聚焦显微镜实验的胶体悬浮液，以验证预测的快速零星事件负责在玻璃样品中的结构松弛。数千个胶体粒子的轨迹进行了分析，确认存在的快速零星事件负责的样品的显着区域的结构松弛，并补充以前的动态异质性的观察。相对紧凑的流动性集群的出现允许动力学在其势能面内的局部限制的大周期之间过渡，这与亚当、吉布斯和戈尔茨坦很久以前设想的画面非常一致。
2011-03-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
Slow dynamics in cylindrically confined colloidal suspensions
我们研究了限制在玻璃微毛细管内的双分散胶体悬浮液，以模拟受限圆柱几何形状中的玻璃化转变。我们使用高速三维共聚焦显微镜观察颗粒运动的体积分数和管半径的范围很广。保持体积分数不变，我们发现颗粒在较薄的管中移动较慢。管壁诱导颗粒迁移率的梯度：颗粒在管壁附近移动得相当慢。这表明，约束引起的玻璃化可能是由于界面效应。
2012-09-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Subdiffusion and the cage effect studied near the colloidal glass transition
玻璃形成材料的动力学在接近玻璃化转变时大大减慢，并且分子运动受到抑制。我们使用共聚焦显微镜来研究胶体玻璃化转变附近的胶体颗粒的运动。随着稠密胶体悬浮液中浓度的增加，颗粒被限制在由其邻居形成的瞬时笼中。这防止了它们在整个样品中自由扩散。我们通过测量粒子位移的时间相关性来量化这些笼子的性质。局部笼的性质与均方位移的次扩散上升有关：在很宽的时间尺度范围内，均方位移在时间上的增长速度低于线性增长。
2001-11-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Local elastic perturbation of colloidal suspensions near the colloidal glass transition
Saint Joseph’s University（圣约瑟夫大学）；MIT Technology Review（麻省理工学院科技评论）；Emory University（埃默里大学）
本研究利用磁性探针粒子旋转扰动胶体悬浮液，通过共聚焦显微镜追踪粒子运动，测得不同体积分数下的黏弹性模量，证实连续介质描述适用于胶体样品的小尺度力学分析。
2026-08-06 cond-mat.soft
Microscopic Structural Relaxation in a Sheared Supercooled Colloidal Liquid
在大的剪切应变下致密的非晶材料的流变学还没有完全理解，部分原因是由于难以直接观察这种材料的微观细节。我们使用胶体悬浮液来模拟非晶材料，并利用快速共聚焦显微镜来研究剪切诱导的结构弛豫。我们以几种方式量化颗粒的塑性重排。每一个这些措施的可塑性揭示了空间异质动力学，与局部区域，许多粒子强烈重排这些措施。我们检查这些区域的形状，发现它们基本上是各向同性的，没有任何特定方向的对齐。此外，除了应变施加的总体偏置之外，单个粒子同样可能在任何方向上移动。
2009-12-17 cond-mat.soft
Extended sedimentation profiles in charged colloids: the gravitational length, entropy, and electrostatics
我们用共聚焦显微镜测量了胶体模型系统的平衡沉降曲线。通过调整相互作用，我们已经确定了硬球类相互作用极限下的引力长度，并使用相同的粒子，测试了最近的理论[R.van Roij，J. Phys. Cond. Mat. 15，S3569，（2003）]，其预测了由于自发形成的宏观电场，在具有长程排斥的带电胶体的情况下显著延长的沉降分布。对于类硬球系统，我们发现引力长度与预期相符。通过调整的浮力的胶体颗粒，我们已经表明，平均场流体静力平衡的描述，甚至出现举行的情况下，胶体体积分数的变化显着的长度尺度上的颗粒尺寸。具有长程排斥作用的胶体的扩展沉降剖面在理论上得到了很好的描述。令人惊讶的是，该理论甚至似乎在胶体之间的相互作用（没有明确建模）发挥相当大作用的浓度下也成立。
2004-11-09 cond-mat.soft
In Search of Colloidal Hard Spheres
我们最近回顾了硬球胶体体积分数$ϕ$的实验测定，并得出结论，$ϕ$的绝对值不太可能优于$\pm 3$-6%。在这里，在第二部分的审查，我们调查的影响，由于在粒子间的潜力，这需要使用的{ \em有效}体积分数的柔软性。我们回顾目前的实验系统，并得出结论，最接近硬球的一个仍然是聚甲基丙烯酸甲酯领域的空间稳定的聚羟基硬脂酸“头发”。对于这些颗粒，它们的有效硬球直径比芯直径大约1-10%，这取决于颗粒尺寸。我们认为，对于较大的胶体适合共聚焦显微镜，静电荷的影响不能被忽略，因此，映射到硬球必须谨慎对待。
2012-05-30 cond-mat.soft
Plasticity of a colloidal polycrystal under cyclic shear
我们使用共聚焦显微镜和时间分辨光散射来研究胶体多晶体的塑性，随着样品经受数千次剪切变形循环，晶界网络的演变。晶界运动被发现是弹道的，具有表现出非平凡的幂律尾部的速度分布函数。剪切诱导动力学最初减慢，类似于玻璃材料中自发动力学的老化，但最终达到稳定状态。令人惊讶的是，初始老化状态和稳态之间的交叉时间随着探测长度尺度的增加而减少，暗示晶界动力学的分级组织。
2014-08-27 cond-mat.soft
Cellular solid behaviour of liquid crystal colloids. 1. Phase separation and morphology
本文研究了在透明点Tni以下悬浮于热致液晶液晶中的相有序胶体及其聚集态结构。小的（150 nm）PMMA颗粒分散在经典的液晶基质中，5CB或MBBA。在共聚焦显微镜的帮助下，我们发现小的胶体颗粒密集地聚集在大量清洁液体周围的薄界面上，从而形成开放的细胞结构，其特征尺寸为10-100微米，与胶体浓度成反比。基于朗道平均场处理，建立了一个简单的理论模型来描述连续相分离和胞状结构的形成机制。
2000-05-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Three-dimensional imaging of colloidal glasses under steady shear
使用快速共聚焦显微镜，我们图像的三维动力学的颗粒在一个产生的硬球胶体玻璃下稳定剪切。在均匀剪切区域观察到的结构弛豫几乎是各向同性的，但与静态亚稳胶体流体的结构弛豫明显不同。逆弛豫时间$τ_α^{-1}$和扩散常数$D$，作为{ \it局部}剪切速率$\dotγ$的函数，在$\dotγ$中，在超过二十年的时间内显示出与$τ_α^{-1} \propto D \propto \dotγ^{0.8}$的显著剪切稀化。相反，系统的{ \it global}流变性显示Herschel-Bulkley行为。我们讨论了大规模剪切本地化和其他机制在产生这种差异的可能作用。
2007-07-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Jamming Distance Dictates Colloidal Shear Thickening
我们报告的动态接触网络的胶体悬浮液剪切增稠的实验和计算观察。致密的悬浮液由空间稳定的聚（甲基丙烯酸甲酯）硬球胶体组成，其是球对称的，并具有不同的表面粗糙度。共焦流变仪和耗散粒子动力学模拟表明，剪切增稠强度与缩放赤字接触数和缩放堵塞距离呈指数关系。与光滑胶体相比，粗糙胶体经历额外的切向和滚动约束，需要平均少1.5 - 2个颗粒接触，以产生相同的剪切增稠强度。这是因为表面粗糙度增强了几何摩擦，使得粗糙胶体在堵塞点附近的自由体积不会发生大的变化。相比之下，光滑的胶体必须经历自由体积的显着减少，以支持等效的剪切应力。不同胶体粗糙度下的有效自由体积与剪切下堵塞时最大近邻数的不足有关。我们的研究结果进一步表明，每个接触的力是不同的颗粒具有不同的形态。
2021-06-03 cond-mat.soft
Properties of cage rearrangements observed near the colloidal glass transition
我们使用共聚焦显微镜来研究浓缩胶体系统中粒子的运动。在玻璃化转变附近，扩散运动被抑制，因为颗粒花费时间被困在由相邻颗粒形成的瞬态“笼”中。我们测量笼的大小和寿命，分别收缩和增长的玻璃化转变的方法。笼重排在局部浓度较低和无序程度较高的区域更为普遍。相邻的重排粒子通常在平行方向上移动，尽管非平凡部分在反平行方向上移动，通常来自初始间隔分别对应于对关联函数$g(r)$的局部最大值和最小值的粒子对。
2002-02-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Short and long range correlated motion observed in colloidal glasses and liquids
我们使用共聚焦显微镜来检查致密胶体悬浮液中单个颗粒的运动。在接近玻璃化转变时，粒子运动在空间上是强烈相关的。相关性随颗粒分离呈指数衰减，产生O（2-3 sigma）的动态长度尺度（就颗粒直径sigma而言）。当接近玻璃化转变时，这个长度尺度适度地增长。此外，相关运动表现出对成对关联函数g（r）的强空间依赖性。玻璃样品内的运动是弱相关的，但这种相关性具有更大的空间尺度。
2006-10-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Trapping and Assembly of Living Colloids at Water/Water Interfaces
我们研究了两相水-水系统中胶体的组装，该系统提供了一个可以维持细菌的环境，提供了一种具有丰富潜力的新结构来限制和构建活胶体。通过酪蛋白和黄原胶混合物的相分离形成的水-水体系形成了富含酪蛋白和富含黄原胶的共存相的3-D结构。荧光标记和共聚焦显微镜揭示了这些活胶体，包括大肠杆菌和铜绿假单胞菌，在两相之间的界面处的附着。惰性胶体也被困在界面处，这表明所观察到的附着可以归因于毛细作用。随着时间的推移，这些结构变粗并最终退化，说明了这些系统的动态性质。该系统奠定了基础，为今后的研究的相互作用的物理化学性质的流体界面和散装相和微生物的反应，他们挑起诱导复杂的空间组织，研究物种占据不同的生态位，并优化有效的微生物交叉喂养或保护竞争对手。
2014-12-11 cond-mat.soft
Demixing, remixing and cellular networks in binary liquids containing colloidal particles
我们提出了一个共焦显微镜研究的分层和再混合的二元液体中含有胶体颗粒。首先，颗粒稳定的乳液已被制造的成核和增长的液滴冷却时，从单一的流体相。我们发现，它们的稳定性主要来自于界面颗粒，在连续相中的多余的胶体可能提供额外的稳定性。在加热这些乳液时，我们观察到胶体的多面体蜂窝网络的形成，就在系统重新混合之前。给定合适的液-液组合物，初始乳液由于乳状液分层而穿过二元-液体对称线。因此，在加热时，液滴不会收缩，并且它们保持紧密堆积。随后的网络形成依赖于拉普拉斯压力和由于乳化/再混合引起的压力之间的微妙平衡。由于细胞壁中高浓度的胶体抑制了膜变薄和破裂，因此网络可以稳定超过30分钟。这为它们在先进材料制造中的应用开辟了一条途径。
2011-03-11 cond-mat.soft
Influence of Confinement on Dynamical Heterogeneities in Dense Colloidal Samples
我们研究了一个封闭在两块准平行玻璃板之间的稠密胶体悬浮体，作为封闭几何中过冷液体的模型系统。利用激光扫描共聚焦显微镜直接观察到胶体颗粒的三维布朗运动。颗粒沿着壁形成致密层，但由于我们使用两种颗粒尺寸的混合物，因此避免了结晶。一个正常的液体样样品，当被限制时，表现出较慢的扩散运动。粒子重排是空间异质性的，重排区域的形状强烈地受分层的影响。这些重新排列的区域在限制后变得更加平坦。壁诱导层和空间非均匀动力学的变化特征似乎与限制诱导玻璃化密切相关。
2012-01-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
From Equilibrium to Steady State: The Transient Dynamics of Colloidal Liquids under Shear
我们调查的应力和颗粒运动过程中启动的流动在胶体分散体接近逮捕成玻璃态。结合分子动力学模拟、模式耦合理论和共聚焦显微镜实验，研究了瞬态动力学中广泛观察到的应力过冲和超扩散运动的起源。建立了宏观流变应力应变曲线与微观颗粒运动之间的联系。负相关的瞬态自关联函数的潜在的应力被发现负责这两种现象，甚至出现均匀流和几乎高斯粒子位移。
2008-07-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Bridging the Gap: 3D Real-Space Characterization of Colloidal Assemblies via FIB-SEM Tomography
洞察纳米粒子组装体的结构，直到一个单一的粒子水平是关键，以了解这些组件的集体性质，这严重依赖于单个粒子的位置和取向。然而，含有小的10-500纳米尺寸的胶体的大的微米尺寸的组件的表征是非常具有挑战性的，并且不能容易地用常规的光、电子或X射线显微镜技术来完成。在这里，我们证明了聚焦离子束扫描电子显微镜（FIB-SEM）断层扫描结合图像处理，使定量的真实空间研究有序和无序的粒子组件太大的传统的透射电子断层扫描，包含粒子太小的共聚焦显微镜。首先，我们展示了高分辨率的结构分析球形纳米粒子组件，包含小的各向异性的金纳米粒子。在此，FIB-SEM断层扫描允许表征组装尺寸，这是传统的透射电子显微镜无法访问的。接下来，我们表明，FIB-SEM断层扫描是能够表征更大的有序和无序的组件包含二氧化硅胶体的直径接近共聚焦显微镜的分辨率极限。我们确定的位置和方向的每个单独的（纳米）粒子在组件中使用最近开发的粒子跟踪例程。这种高精度的结构信息对于理解和设计新的基于纳米颗粒的材料和工艺的集体性质是必不可少的。
2019-03-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A model colloidal gel for coordinated measurements of force, structure, and rheology
我们介绍了一个模型凝胶系统，其中胶体的力量，结构和流变学测量的流变学和显微镜技术与光镊的平衡的要求。空间稳定的聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）胶体悬浮在环己烷（CH）和环己基溴（CHB）与稀释的聚苯乙烯作为消耗剂。包含37%重量分数CH的溶剂提供足够的折射率对比度以实现光学捕获，同时保持良好的共焦成像质量和对本体流变学的最小沉降效应。在此条件下，在耗尽剂浓度c = 8.64 mg/mL（c/c* = 0.81）时，光阱结果显示50%的键在3.3 pN时断裂。相应凝胶（体积分数= 0.20）的线性应变依赖弹性模量为G' = 1.8Pa，并且凝胶结构中颗粒的平均接触数为5.4。这些结构和流变参数类似于弱聚集和簇状的胶体凝胶。因此，模型凝胶产生的颗粒间的力，微观结构，和体积流变学在一个单一的实验系统中的伴随表征，从而引入这些实验措施的模型和模拟的同时比较。
2013-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics and structure of an aging binary colloidal glass
我们研究了由液体中的微米级颗粒组成的胶体悬浮液中的老化。通过增加颗粒浓度使该系统变成玻璃状。我们观察样品组成的两种尺寸的颗粒，与1：2.1的尺寸比和体积分数比1：6，使用快速激光扫描共聚焦显微镜。这种技术可以在胶体玻璃深处产生实时的三维电影。具体而言，我们将研究颗粒的大小、运动和结构组织与玻璃的整体老化之间的关系。粒子在空间异质的合作群体中运动。这些移动区域往往更富含小颗粒，这些小颗粒促进了附近两种尺寸颗粒的运动。
2008-08-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Dynamic self-assembly of charged colloidal strings and walls in simple fluid flows
胶体粒子在流体流动中可以自组装成各种有序结构，在生物医学、材料合成和密码学等领域具有潜在的应用。这些动态过程也是探索非平衡条件下自组装一般原理的基本兴趣。在这里，我们报告了一个简单的微流体实验，带电胶体粒子自组装成流动对齐的一维字符串与规则的颗粒间距附近的固体边界。利用高速共聚焦显微镜，我们系统地研究了流速，静电和粒子多分散性对观察到的弦结构的影响。通过研究稳定的流动驱动的粒子对的详细动力学，我们定量表征粒子间的相互作用。在此基础上，我们构建了一个简单的模型来解释这一有趣的非平衡自组装过程。我们的研究表明，胶体弦产生于吸引力之间的流体动力学耦合和排斥粒子之间的静电相互作用的微妙平衡。最后，我们证明，与横向电场的协助下，一个类似的机制也导致了二维胶体壁的形成。
2017-01-29 cond-mat.soft
Crystal-to-Crystal Transitions in Binary Mixtures of Soft Colloids
在这篇文章中，我们展示了一种方法，诱导可逆的晶体到晶体的软胶体颗粒的二元混合物的转变。通过控制降低盐度和越来越占主导地位的静电相互作用，一个单一的样品被证明是可逆地组织成熵晶体，静电吸引为主的晶体或聚集的凝胶，我们量化使用显微镜和图像分析。我们还用键级分析来分析晶体结构，以区分两种晶相。我们观察不同的阶段，使用样品架的几何形状，允许在原位盐度控制和成像通过共聚焦激光扫描显微镜，并应用合成方法生产的颗粒具有高分辨率的显微镜与控制粒度。与硬球体系相比，颗粒柔软度提供了增强的结晶速度，同时改变了再入熔融行为。因此，这项工作提供了几个工具，用于可重复的制造和分析的二元胶体晶体。
2021-08-27 cond-mat.soft
Stress-strain relations in bulk metallic glasses and colloidal dispersions
比较了大块金属玻璃形成体和胶体分散体的非线性流变响应。利用推广到均匀不可压缩流动的模式耦合理论的示意性模型，定量分析了恒定变形率接通后测得的应力-应变曲线。金属和分散体流变学之间的映射是可能的，当应力由熵尺度，累积应变的几何因素，和速率的固有弛豫时间重新调整。利用这种相似性和直接观察单个胶体颗粒的可能性，我们使用共聚焦显微镜研究胶体系统中的结构畸变。的扭曲表现出（从弹性理论）预期的四极，但也有很强的各向同性组件。
2017-09-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
