Direct Measurement of the Free Energy of Aging Hard-Sphere Colloidal Glasses
玻璃化转变的性质是凝聚态物理中最重要的未解决的问题之一。玻璃和液体之间的差异被认为是由粒子重排的非常大的自由能势垒引起的;然而到目前为止，还不可能在实验上证实这一点。我们提供了第一个定量测定的自由能老化硬球胶体玻璃。自由能的测定允许在玻璃化转变中的一些新的见解，特别是在自由能中的强空间和时间异质性的量化。对自由能局部极小值的研究表明，所观察到的变化与粒子的重排直接相关。我们的主要发现是，粒子重排的概率显示出幂律依赖于与重排相关的自由能变化，类似于地震学中的古腾堡-里希特定律。
2013-03-17 cond-mat.soft
Tetrahedrality dictates dynamics in hard spheres
玻璃是一种无处不在的非晶态固体，它仍然是凝聚态物质中最大的谜团之一。尽管有大量关于眼镜的文献，但仍然缺少一种统一的方法来连接眼镜的结构和动力学。然而，越来越多的证据表明，微观局部几何形状是一个关键因素。这起源于弗兰克的开创性工作，他认为玻璃可能是液体局部倾向于形成二十面体结构的结果，这种结构不能定期填充空间。在这里，我们表明，对于一个基本的玻璃模型，动力学可以通过简单地计算四面体的数量来完全理解。无论是全局还是局部，这些局部结构都直接预测了动力学减速。经过60多年的弗兰克猜想，对眼镜来说重要的可能不是二十面体，而是里面的四面体。
2019-08-01 cond-mat.soft
Critical slowing down in thermal soft-sphere glasses via energy minimization
本研究通过混合MD/SMC模拟揭示软球玻璃FIRE能量最小化弛豫时间的热起始效应，推导其与堵塞密度、配位数的标度关系，实现数据集坍缩并可用于分析热玻璃老化时势能面盆地的演化规律。
2024-04-15 cond-mat.soft
Crystallizing hard-sphere glasses by doping with active particles
结晶和玻璃化是形成固体的两种不同途径。通常这两个过程相互抑制，玻璃化转变防止在高密度（或低温）下结晶。这甚至适用于胶体硬球系统，其通常用作具有潜在应用的新型功能材料（例如光子晶体）的构建块。通过进行布朗动力学模拟的玻璃系统组成的混合物的活性和被动的硬球，我们表明，这种硬球玻璃的结晶可以显着促进掺杂少量的活性粒子的系统。令人惊讶的是，即使是填充分数高达$ϕ= 0.635$的硬球玻璃也会结晶，其在$0.5\%$附近低于$ϕ\simeq 0.64$处的无规紧密填充。我们的研究结果提出了一种新的方法来制造晶体材料（胶体）玻璃。这对于容易在玻璃态中动力学捕获的材料特别重要，并且晶体成核几乎不发生。
2014-08-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Yielding behavior of glasses under asymmetric cyclic deformation
我们考虑的屈服行为的模型玻璃进行不对称的循环剪切变形，其中施加的应变在0和最大值$γ_{\rm max}$之间变化，并研究其依赖于退火的玻璃和系统尺寸的程度。退火良好的玻璃（不像退火不良的玻璃）的屈服行为显示显着的差异，从对称的情况下，出现了一个中间应变制度与大量的塑性，但没有屈服。所观察到的行为是令人满意的捕获最近提出的模型。对于较大的系统尺寸，中间应变制度变窄，导致显着逆转的屈服应变退火。
2022-01-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nonergodicity parameters of confined hard-sphere glasses
在最近开发的模式耦合理论的流体局限于一个狭缝，我们阐述了适当的广义中间散射函数的长时间限制的数值结果。该理论需要作为输入的密度分布垂直于板，我们从基本测量框架内的密度泛函理论，以及可计算依赖于非均匀Percus-Yevick封闭的自适应静态结构因子。我们的计算的非遍历性参数的集体以及自我运动是在定性协议与我们广泛的事件驱动的分子动力学模拟的中间散射功能稍微多分散的硬球系统在高包装分数。我们发现，作为波数的函数的非遍历性参数的变化与面内静态结构因子相关，而微妙的影响变得明显的结构因子和弛豫时间较高的模式指数。提出了一种从平面内静态结构的变化预测多重再入的判据。
2021-10-27 cond-mat.soft
Multiple reentrant glass transitions in confined hard-sphere glasses
玻璃形成液体在限制时表现出丰富的现象学。这通常与壁面-流体相互作用引起的效应有关。在这里，我们专注于有趣的限制，其中的隔离墙成为几个粒子直径的顺序。对于一个适度的多分散，密集的硬球流体之间的两个光滑的硬壁，我们通过事件驱动的分子动力学模拟的出现后，一个多重入的玻璃化转变的情况下，壁分离的变化。使用热力学关系，这种重入现象被证明是持久不变的化学势下。这允许直接的实验研究，并开辟了在微米和纳米技术的各种应用的方式，其中通道尺寸是所包含的颗粒的大小相媲美。计算结果与结合密度泛函理论和模式耦合理论得到的玻璃化转变的理论预测一致。
2014-06-20 cond-mat.soft
Correlations of plasticity in sheared glasses
在最近的一篇论文[S。Mandal等人，E 88，022129（2013）]，通过计算机模拟和实验解决了硬球玻璃中塑性的空间相关性的性质。结果发现，实验获得的相关性服从幂律，而从模拟的相关性更好地拟合指数衰减。我们在这里提供了直接的证据-通过模拟一个硬球玻璃在2D-这种差异是有限的系统尺寸在3D模拟的结果。通过将研究扩展到零温度下的二维软盘模型，强调了剪切非晶态固体中幂律衰减的鲁棒性。偏离幂律发生时，无论是减少包装分数对过冷制度的情况下，硬球或改变的耗散机制，从接触耗散的情况下，软盘的平均场型阻力。
2014-01-16 cond-mat.soft
Mechanical disorder of sticky-sphere glasses. II. Thermo-mechanical inannealability
许多结构玻璃的特征在于静态和动态机械性质，其可强烈地取决于玻璃形成历史。这种历史依赖性的普遍性程度，以及它可能受到什么影响，在很大程度上是未被探索的。在这里，我们表明，在热退火下的简单的计算机玻璃的弹性性能的变化强烈依赖于吸引力之间的相互作用的强度的玻璃的组成颗粒-这里称为玻璃的粘性。我们发现，在粘性玻璃的硬化的剪切模量与热退火强烈抑制，而热退火引起的软化的体积模量增强。我们的关键发现是，软准定域模式的特征频率和密度每频率变得有效不变退火非常粘玻璃，后者因此被认为是“热机械不可退火”。我们的研究结果和未来的研究方向的影响进行了讨论。
2021-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ageing dynamics of colloidal hard sphere glasses
我们报告的相干中间散射函数（ISF）的玻璃的硬球的几个体积分数和一系列的散射矢量周围的静态结构因子的主要最大值的动态光散射测量结果。ISF显示出从初始快速衰减到较慢的非平稳衰减的明显交叉。老龄化有几种不同的量化方式。然而，无论选择哪种方法，完美的“老化”玻璃都以幂律方式接近。特别是，快速和缓慢的衰变之间的耦合，作为衡量的ISF在交叉拉伸的程度，也减少代数与等待时间。这种耦合的非平稳性意味着即使是最快的可检测过程本身也是非平稳的。
2010-05-26 cond-mat.soft physics.comp-ph
Crystallization Mechanism of Hard Sphere Glasses
在过冷液体中，玻璃化通常抑制结晶。然而，有些玻璃尽管阻止了扩散运动，仍然可以结晶。这个不太清楚的过程可能会限制玻璃的稳定性，但其微观机制尚不清楚。在这里，我们提出了广泛的计算机模拟解决在恒定体积（如在胶体实验）的单分散硬球玻璃的结晶。出现多个结晶斑块，而颗粒不必扩散超过一个直径。随着这些斑块的增长，邻近地区的流动性增强，产生了具有正反馈的动态异质性。未来的结晶模式不能单独从坐标预测：结晶收益的随机微成核事件的序列，在空间上相关的紧急动态异质性。
2011-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Formation of a transient amorphous solid in low density aqueous charged sphere suspensions
从硬球、近硬球、椭球体和片晶或其有吸引力的变体形成的胶态玻璃已被详细研究。补充和检查理论方法和模拟，许多不同类型的模型系统显着推进了我们对玻璃化转变的理解。尽管他们早期的预测，但是，没有实验带电的球形玻璃已被发现在低密度，在竞争过程中的结晶占主导地位。我们在这里报告形成的瞬态非晶态固体形成的带电聚合物球悬浮在彻底去离子水的体积分数为0.0002-0.01。从光学实验中，我们观察到存在的短程秩序和增强的剪切刚度相比，稳定的多晶固体的体心立方结构。在数小时至数天的密度依赖性时间尺度上，非晶态固体转变成这种稳定结构。我们进一步提出了初步的动态光散射数据显示的第二个缓慢的弛豫过程的演变可能指向一个动态的异质性已知从其他胶体glasses和gels.We比较我们的研究结果预测的相行为的带电球悬浮液和讨论可能的机制形成这种特殊类型的胶体玻璃。
2017-11-13 cond-mat.soft
Persistent Homology Reveals the Role of Stiffness in Forming Topological Glasses in Dense Solutions of Ring Polymers
本研究利用持久同调量化不同链刚性环聚合物的穿线结构，发现刚性链能产生更大的环以建立穿线结构，从而在拓扑玻璃形成中起关键作用。
2024-11-17 cond-mat.soft
Increasing the density melts ultrasoft colloidal glasses
我们使用理论和模拟来研究超软胶体中非晶玻璃态的存在。我们结合超网链近似和模式耦合理论，研究了软排斥球与赫兹势相互作用的动态相图，重点是低温和大密度。在恒定温度下，我们发现在压缩时进入无定形玻璃态，如在胶体硬球中，但是当密度进一步增加时，玻璃意外地熔化。我们把这种重入流体玻璃化转变的颗粒的柔软性，并将这种行为与以前报道的软系统中的异常相关联，从而强调其普遍性。预测的流体-玻璃-流体序列得到了数值证实。
2010-09-23 cond-mat.soft
Glasses of dynamically asymmetric binary colloidal mixtures: Quiescent properties and dynamics under shear
我们调查的混合效应的玻璃态的二元胶体硬球状混合物具有大尺寸的不对称性，在一个恒定的体积分数φ = 0.61。作为混合比的函数的结构、动力学和粘弹性响应反映了一种或另一种组分的笼状化之间的转变。最强的混合效果是观察到的系统中占主导地位的笼的大部分。在大球体留下的自由体积中填充大量小球体的可能性引起大球体的笼的显著变形，其变得越来越离域。这导致更快的动力学和弹性模量的大幅降低。当小球的相对体积分数超过大球的相对体积分数时，小颗粒开始形成它们自己的笼，减慢动力学并增加系统的弹性模量。大的球体成为少数，并作为杂质的顺序超出第一个邻居壳，即笼，并不直接影响粒子组织的笼水平。在这样的系统中，当施加恒定速率的剪切时，观察到玻璃的熔化，这是由于促进了与剪切诱导的结构各向异性相关的笼外扩散。
2013-03-11 cond-mat.soft
Irreversible swap algorithms for soft sphere glasses
该研究将硬球不可逆交换算法扩展到软排斥势，提出基于标准Metropolis概率的新不可逆交换算法，提升低温下软球玻璃弛豫效率，生成无准局域激发的稳定本征结构。
2025-01-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Numerical investigation of the influence of the history on the local structure of glasses
利用分子动力学模拟和Voronoi曲面拟合方法，研究了历史对软球和石英玻璃低温特性的影响。在中间温度$T_i$下中断来自液体的淬火给定的弛豫时间，然后继续冷却过程直到0 K。在0 K的局部结构取决于温度$T_i$，并且对于接近玻璃化转变温度$T_g$的$T_i$，影响更大。这种依赖性，与最近的结果一致，预计在强玻璃前体中，特定状态的特征取决于其历史。在软球情况下，由于结晶效应，玻璃样品的局部结构对它们的历史的依赖性只能在过冷液体区域中检测到。
1998-11-17 cond-mat.soft
Shear-induced anisotropic decay of correlations in hard-sphere colloidal glasses
通过对胶体玻璃在稳态剪切作用下微观涨落的实空间实验和计算机模拟，研究了微观涨落的空间相关性。它示出，而一个粒子的波动的分布总是各向同性的，无论剪切的相对重要性相比，热波动，它们的空间相关性表现出显着的敏感性剪切诱导和热激活松弛之间的竞争。相关性是各向同性的热为主的制度，但发展强烈的各向异性剪切占主导地位的微观波动的动力学。我们讨论的相关性，这一观察，以更好地了解剪切非晶态固体的流动不均匀性。
2012-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The distribution of forces affects vibrational properties in hard sphere glasses
我们从理论和数值上研究了硬球玻璃的弹性性质，并给出了其力学稳定性的实空间描述。相反，排斥粒子在零温度下，我们认为，存在的某些对粒子相互作用的一个小的力$f$软化弹性性能。这种软化会影响高压下的弹性指数，从而导致实验可检验的预测。表示$P(f)\sim f^{θ_e}$为这种对的力分布，$ϕ_c$为压力发散时的填充分数，我们预测（i）态密度在尺度$ω^*$处具有低频峰，上升到它作为$D(ω) \sim ω^{2+a}$，并在$ω^*$之上作为$D(ω)\sim ω^{-a}$衰减，其中$a=(1-θ_e)/(3+θ_e)$和$ω$是频率，（ii）剪切模量和均方位移与$\langle δR^2\rangle\sim1/μ\sim (ϕ_c-ϕ)^κ $成反比，其中$κ=2-2/(3+θ_e)$，和（iii）连续弹性在尺度$\ell_c \sim1/\sqrt{δz}\sim (ϕ_c-ϕ)^{-b}$上分解，其中$b=(1+θ_e)/(6+2θ_e)$和$δz=z-2d$，其中$z$是坐标，$d$是空间维度。我们数值测试（i），并提供数据支持，$θ_e\approx 0.41$在我们的双分散系统，独立于系统制备的二维和三维，导致$κ\approx1.41$，$a \approx 0.17$，和$b\approx 0.21$。我们的均方位移的结果是一致的，最近的精确副本计算$d=\inf…
2014-08-08 cond-mat.soft
Yielding of binary colloidal glasses
实验研究了胶体玻璃对振荡剪切的流变响应，特别是非线性响应。玻璃是高度浓缩的二元硬球混合物，具有相对较大的尺寸差异。对于0.2的尺寸比，在加入第二种物质后，观察到归一化弹性模量、屈服应变和应力的强烈降低，并且对于一些样品，甚至观察到玻璃熔融成流体。这归因于更有效的填充，如随机紧密填充向更大的总体积分数的转变所示。这导致自由体积增加，这有利于融合器变形，从而导致融合器松动。笼变形也有利于第二个物种引入的结构异质性。对于一个有限的参数范围内，我们还发现了两步屈服的迹象，如以前报道的有吸引力的眼镜。在样品中含有更可比的大小，即0.38的大小比的领域，笼似乎较少扭曲和结构的不均匀性，在更大的长度尺度似乎变得重要。有限的结构变化仅反映在模量、屈服应变和应力的小幅降低上。
2013-03-11 cond-mat.soft
Diffusive redistribution of small spheres in crystallization of highly asymmetric binary hard-sphere mixtures
我们报道了一个分子动力学研究高度不对称的二元硬球混合物中的结晶，其中大的球可以形成一个晶体相，而小的保持无序的大球的结晶过程中。通过利用辅助晶体成核与图案化的衬底，直接的证据是，有一个小球体的扩散再分布和大球体的晶体形成之间的密切联系。虽然添加第二组分与大的尺寸差异不会改变所形成的大球的晶体结构，小球体的密度分布显示相应的变化在不同的结晶阶段，并密切相关的晶体生长，表明小球体的结晶动力学的可能影响。
2011-06-10 cond-mat.soft
Can the packing efficiency of binary hard spheres explain the glass-forming ability of bulk metallic glasses?
我们进行分子动力学模拟压缩二元硬球堵塞包装作为压缩率$R$，尺寸比$α$，和小颗粒的数量分数$x_S$的函数，以确定之间的连接的玻璃形成能力（GFA）和包装效率在大块金属玻璃（BMG）。我们通过测量临界压缩率$R_c$来定义GFA，低于该压缩率，堵塞的硬球填充开始形成具有缺陷的“随机晶体”结构。我们发现，与$α\gtrsim 0.8$的系统不去混合，$R_c$强烈减少与$Δϕ_J$，作为$R_c \sim \exp(-1/Δϕ_J^2)$，其中$Δϕ_J$是在$R_c$的无定形包装和随机晶体结构的平均包装分数之间的差异。含有$α\lesssim 0.8$的体系部分解混，这促进了结晶，但我们仍然发现$R_c$和$Δϕ_J$之间有很强的相关性。我们发现，已知的金属-金属BMG发生在该地区的$α$和$x_S$参数空间的最低值的$R_c$二元硬球。我们的研究结果强调，最大限度地提高GFA在二元系统中涉及两个竞争的影响：最小化$α$，以提高包装效率，而最大化$α$，以防止分层。
2014-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Heterogeneous shear in hard sphere glasses
越来越多的证据表明，即使宏观应力在整个系统中是恒定的，被驱动的非晶态固体的流动也是不均匀的。通过事件驱动的分子动力学模拟的硬球玻璃，我们提供了第一个直接的证据之间的相关性的波动的局部体积分数和波动的局部剪切速率。较高的剪切速率确实优先发生在较低密度的区域，反之亦然。波动的时间行为是由一个特征的时间尺度，当测量单位的应变，是独立的剪切速率在调查范围内。有趣的是，对于相同的剪切速率范围，相关体积也大致恒定。这两个观察之间的可能联系进行了讨论。
2012-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Crystallization of hard-sphere glasses
我们用分子动力学研究了在硬球中停滞和结晶之间的相互作用。对于体积分数（$0.54 \leq phi \leq 0.63$）和多分散性（$0 \leq s \leq 0.085$）平面中的状态点，我们描绘了自发结晶的状态。对于非结晶（或预结晶）样品，我们发现等扩散线与理想的玻璃化转变在$ϕ_g \approx 0.585$，独立的$s$。尽管如此，对于$s<0.05$，结晶发生在$ϕ> ϕ_g$。这发生在系统老化的时间尺度上，并且未达到均方位移的扩散状态;根据这些标准，系统是玻璃。因此，与胶体文献中的普遍假设相反，在大块非晶态中发生自发结晶并不能证明这种状态是遍历流体而不是玻璃。
2009-10-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Connecting short and long time dynamics in hard-sphere-like colloidal glasses
玻璃形成材料的特征在于在微观尺度上的间歇运动。粒子大部分时间都在它们的邻居形成的笼子里嘎嘎作响，很少跳到另一个笼子里。在分子玻璃形成器中，跳跃特征的温度依赖性，例如平均笼化时间和跳跃长度，表征弛豫过程，并允许对扩散率进行短时间预测。在这里，我们实验研究笼跳跃运动的二维硬球状胶体悬浮液，其中的体积分数是相关的参数控制的动力学减慢。我们表征的笼跳跃功能的体积分数依赖性，并表明，在分子系统中，它们允许一个短时间的扩散率预测。
2014-12-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effects of Shear-Induced Crystallization on the Rheology and Ageing of Hard Sphere Glasses
研究了高浓度硬球颗粒悬浮液的流变特性，特别是剪切诱导晶体的流变响应。使用几乎单分散的硬球，我们准备剪切诱导晶体振荡剪切下，并检查其线性和非线性的机械响应相比，在相同的体积分数与他们的玻璃同行。很明显，剪切诱导结晶导致弹性模量和粘性模量的显著下降，这是由于结构重排使流动变得容易。出于相同的原因，在相同的体积分数下，晶体中的临界（G“的峰值）和交叉（G”和G“的重叠）应变比玻璃小。然而，当考虑到在每个状态下的最大堆积的距离时，发现晶体的弹性模量大于在相同自由体积下的玻璃，这表明由于长程序而增强的材料。最后，剪切诱导的晶体反直觉地表现出与玻璃类似的流变老化（具有G '的对数增加），表明剪切诱导的结构不处于热力学平衡。
2008-04-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Vibrational properties of hard and soft spheres are unified at jamming
堵塞的非晶态固体的非常规热性质与它们的振动态密度直接相关。虽然被卡住的软球固体的振动光谱已经得到了充分的描述，硬球的振动光谱，胶体玻璃的模型，仍然是未知的，由于处理的非解析相互作用势的困难。我们绕过这个困难，使用最近描述的热硬球的自由能的有效相互作用势。通过最小化这种有效的自由能，我们模仿淬火和生产低温胶体玻璃的典型配置。我们测量由此产生的振动光谱和表征其演变的干扰点，硬和软球的配置是平凡的统一。从下面的密度接近干扰，我们观察到的低频模式，同意被卡住的软球的数值模拟中发现的。我们的振动结构的测量表明，干扰的普遍性延伸远离干扰：硬球热系统低于干扰表现出相同的振动光谱的热和非热软球系统以上的过渡。
2019-12-11 cond-mat.soft
Mean field stability map of hard-sphere glasses
非晶态固体对外加剪切变形的响应是一个重要的基础和应用研究课题。为了解决这个问题，我们专注于一个系统的硬球在无限维胶体系统和颗粒物质的可解模型。该系统是在动态玻璃化转变密度以上制备的，并且我们讨论了在压缩、减压和剪切应变下所得玻璃的相图，扩展了以前的结果[P.Urbani和F. Zamponi，Phys.Rev.Lett. 118，038001（2017）]。我们表明，固体区域的边界由一个“剪切堵塞”线，在该固体达到紧密堆积，和一个“剪切屈服”线，在该固体经历了一个调幅不稳定的液体，流动相。此外，我们表征这些线的演变后，不同的玻璃制备密度。本工作旨在通过对相图的系统探索，对硬球系统中的屈服和干扰现象提供一个总体概述。
2019-10-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mechanical disorder of sticky-sphere glasses. I. Effect of attractive interactions
最近的文献表明，稠密液体颗粒之间的吸引力相互作用在确定其整体力学性能方面起次要作用。在这里，我们表明，在其明显的不重要性的致密液体的散装力学相比，吸引力的相互作用可以有重大影响的宏观和微观弹性性质的玻璃固体。我们研究了几个广泛适用的无量纲措施的稳定性和机械无序在简单的计算机眼镜，其中吸引力的相互作用的相对强度-被称为“玻璃粘性”-可以很容易地调整。我们发现，增加玻璃的粘性可以导致减少各种量化的机械无序，在宏观和微观尺度上，与一对有趣的例外，这条规则。有趣的是，在某些情况下，强大的吸引力可以导致软，准本地化模式的数量密度减少，由高达一个数量级，并大幅减少其核心的大小，类似于热退火对弹性的影响，在最近的作品中观察到。与规范玻璃模型的行为相反，我们提供了令人信服的证据表明，在我们的粘性球玻璃的稳定机制主要源于自组织消耗的相互作用具有大，\emph{negative}刚度。最后，我们建立了一个基本的联系宏观和微观量词的机械无序，我们通过尺度参数激励。最后讨论了今后的研究方向。
2021-02-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tailoring the flow of soft glasses by soft additives
我们研究玻璃化和熔融的不对称星型聚合物混合物相结合的流变测量模式耦合理论。我们确定了两种类型的玻璃态，{ \it单}玻璃，其中的小组件是流体中的玻璃基质的大的和{ \it双}玻璃，其中两个组件都玻璃化。小星形聚合物的加入导致{ \it both}玻璃的熔融，并且熔融曲线对星形-星形尺寸比具有非单调依赖性。这一现象为从外部控制软物质系统的流变行为开辟了新的途径。
2005-11-15 cond-mat.soft
Transient stress evolution in repulsion and attraction dominated glasses
我们提出的结果从微观模式耦合理论广义胶体分散体剪切下的集成通过瞬态形式主义。启动剪切应力-应变曲线、流动曲线和正应力仅以平衡静态结构系数作为输入进行计算。硬球接近他们的玻璃化转变被认为是硬球与短程方井吸引力在他们的吸引力主导的玻璃化转变。空间包装和物理键形成的线性弹性响应，屈服过程中的应力释放，和稳定的塑性流动的后果进行了讨论，并从集中的模型分散体的实验数据进行比较。
2014-06-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Low-frequency vibrations of soft colloidal glasses
我们进行实验的胶体热敏性水凝胶颗粒，其包装分数可以通过改变温度以上的干扰过渡调整的二维包装。通过测量粒子之间的位移相关性，我们提取相应的“影子”系统的振动特性具有相同的配置和相互作用，但其中的粒子的动力学是无阻尼的。振动光谱和模式的性质与零温度理想化球模型预测的和在原子和分子玻璃中发现的非常相似;当系统被压缩到干扰跃迁以上时，在低频处有一个玻色子峰，该峰会向高频移动。
2010-03-16 cond-mat.soft
Connecting Structural Relaxation with the Low Frequency Modes in a Hard-Sphere Colloidal Glass
用共聚焦显微镜研究了硬球胶体玻璃的结构弛豫。在长时间尺度上跟踪单个粒子的运动，以检测系统中的重排区域。我们已经用简正模分析来理解重排区域的起源。低频模式，在短时间尺度上获得的，显示出很强的空间相关性与重排发生在长时间尺度上。
2011-09-12 cond-mat.soft
Relaxation dynamics in amorphous alloys under asymmetric cyclic shear deformation
采用分子动力学模拟研究了循环加载和玻璃稳定性对非晶合金结构弛豫和屈服转变的影响。我们认为，一个二元混合物冷却到玻璃相深处，并进行循环剪切变形的应变周期性变化，但仍然是积极的。我们发现，非对称循环剪切下的快速冷却的玻璃逐渐向低势能和有限应力在零应变的状态演变。当应变幅值低于临界值时，非仿射位移的尺度分布收敛于幂律衰减，随着循环次数的增加，幂律衰减的指数约为-2。相比之下，更稳定的玻璃在较低的应变幅度下屈服，并且当应变幅度接近临界值时，屈服转变可以延迟数百个循环。这些结果可为设计新的热机械加工方法以改善金属玻璃的机械和物理性能提供参考。
2022-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Monte Carlo methods for estimating depletion potentials in highly size-asymmetrical hard sphere mixtures
我们调查蒙特卡罗模拟策略，用于确定有效的（“耗尽”）之间的潜力一对硬球浸没在一个密集的海洋小得多的硬球。两条路线的耗尽潜力被认为是。第一个是基于一个大的领域中存在的其他插入概率的估计，我们描述和比较三个这样的方法。第二条路线利用集体（集群）更新采样的耗尽潜力作为分离的大粒子的函数，我们描述了两种这样的方法。对于这两条路线，我们发现，在高密度的小颗粒的采样效率可以大大提高利用“几何捷径”，集中在一个子集的小颗粒的计算工作。我们描述的所有方法都可以很容易地扩展到通过任意势相互作用的粒子。
2013-06-24 cond-mat.soft
A stability-reversibility map unifies elasticity, plasticity, yielding and jamming in hard sphere glasses
非晶态固体，例如玻璃，对变形具有复杂的响应，在材料设计和应用中具有显著的后果。在这方面，两个相互交织的方面很重要：稳定性和可逆性。一方面，理解玻璃如何由于剪切变形下的塑性增加而变得不稳定是至关重要的;另一方面，响应在多大程度上是可逆的，这意味着一旦扰动被释放，系统能够恢复原始配置的程度。在这里，我们专注于组装的硬球作为非晶态固体，如胶体玻璃和颗粒物质的最简单的模型。我们准备的玻璃态淬火从平衡过冷液体状态，这是通过使用交换蒙特卡罗算法得到的，并对应于一个广泛的结构弛豫时间尺度。我们详尽地映射出它们的稳定性和可逆性下的体积和剪切应变，使用广泛的数值模拟。在体积剪切应变相图上，原始玻璃状态保持固态的区域由剪切屈服线和剪切干扰线界定，剪切屈服线和剪切干扰线在屈服干扰交叉点相遇。该固相可以进一步分为两个亚相：稳定的玻璃相，其中系统完全弹性变形并且是完全可逆的，以及边缘玻璃相，其中它在介观尺度上经历随机塑性形变并且是部分不可逆的。稳定性-可逆性图的细节强烈地取决于玻璃退火的质量。这一研究为理解非晶态固体的弹性、塑性、屈服和堵塞提供了一个统一的框架。
2018-10-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The dimensional evolution of structure and dynamics in hard sphere liquids
硬球玻璃平均场无限维解的提出是理论物理学的一个重要里程碑。然而，这种描述对于理解低维玻璃形成液体的相关性仍然不清楚。这些液体确实在结构和动力学之间表现出复杂的相互作用，并且这种相互作用的重要性可能只会随着尺寸$d$的增加而缓慢减弱。长期以来，由于$d$的计算成本呈指数级增长，对这一问题进行仔细的数值评估一直受到阻碍。通过重新访问一次常见的模拟技术，涉及使用周期性的边界条件建模$D_d$晶格，我们在这里部分回避这个困难，从而使硬球液体的研究高达$d=13$。Mangeat和Zamponi [Phys. Rev. E 93，012609（2016）]的平行努力通过利用标准液态理论将玻璃的平均场描述扩展到有限$d$，从而有助于从另一个方向弥合差距。在$d$间隙中，结构和动力学的相对平稳的演变使我们能够将这两种方法联系起来，并确定一些缺失的特征，这些特征是玻璃的有限$d$理论可能希望包括的，以实现接近定量的一致性。
2021-11-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Mean field theory of hard sphere glasses and jamming
硬球在凝聚态物质中无处不在：它们被用作液体、晶体、胶体系统、颗粒系统和粉末的模型。硬球的包装甚至更广泛的兴趣，因为它们与信息理论中的重要问题有关，例如信号的数字化，纠错码和优化问题。在三维空间中，全同硬球的密堆积被证明是FCC晶格，并且在足够低的维度上，密堆积是有序的（规则晶格，如晶体）。尽管如此，无定形填料仍然吸引了很多兴趣，因为对于多分散胶体和颗粒材料，由于动力学原因，在实验中不能获得结晶状态。在这里，我们回顾了一个理论的无定形包装，更一般的玻璃态，硬球的副本方法的基础上：这个理论给出了预测这些国家的结构和热力学。在2到6维之间，这些预测可以成功地与数值模拟进行比较。我们还将讨论大维数的极限，其中精确解是可能的。我们在这里提出的一些结果已经发表，但其他的是原始的：特别是我们改进了大尺寸极限的讨论，我们得到了新的结果的关联函数和接触力分布在三维。我们还试图在这里澄清的主要假设，超出了我们的理论，特别是我们的静态计算和动态程序用于构建无定形包装之间的关系。
2010-03-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Boson Peak and Disorder in Hard Sphere Colloidal Systems
玻色子峰被认为是理解玻璃反常热力学性质的关键，特别是在低温下热容的反常峰;它被认为是由于低频振动模式过多和这些系统中结构无序的表现。我们研究了胶体玻璃和（缺陷）晶体的热力学和振动动力学。振动态密度的实验测定使我们能够直接观察到玻色子峰作为低频模式的强烈增强。使用一种新的方法[Zargar等人，物理修订信函110，258301（2013）]为了确定自由能，我们还通过实验确定熵和比热。由此可见，玻色子峰的出现和比热的高值是直接相关的，并且是玻璃所特有的：对于一个非常缺陷的晶体，其无序度仅略小于玻璃，低频态密度和比热都明显小于玻璃。
2014-03-11 cond-mat.soft
Predicting tensorial electrophoretic effects in asymmetric colloids
我们制定了一个数值方法来预测张量的线性响应的刚性，不对称带电体施加电场。这种预测需要计算流体对运动物体和其表面附近的反荷上的斯托克斯阻力的响应。为了确定流体的运动，我们使用称为stokeslets的许多点阻力源来表示主体和反荷。找到正确的流场相当于找到与每个小炉排经历的相对速度一致的小炉排上的阻力集。该方法严格满足物体运动时不向流体传递动量的条件。我们证明了一个由1999年在其表面上分离良好的stokeslets表示的球体产生像实心球体一样的流动和阻力，精度为1%。我们发现，一个均匀带电的球体与3998身体和反电荷stokeslets遵守Smoluchowski预测\cite{Morrison}的电泳迁移率时，反电荷靠近球体。具有偶极和四极电荷分布的球体旋转和平移，如分析预测的那样，精度为4%或更高。我们描述了如何处理一般的不对称形状和电荷分布的方法。这种方法提供了一种表征和操纵来自生物学（例如病毒）和技术（例如自组装簇）的不对称带电胶体尺度物体的方法。
2017-09-21 cond-mat.soft
Beyond packing of hard spheres: The effects of core softness, non-additivity, intermediate-range repulsion, and many-body interactions on the glass-forming ability of bulk metallic glasses
当液体以超过临界冷却速率$R_c$的速率冷却到远低于其熔化温度时，结晶态被绕过，取而代之的是形成无定形玻璃态。$R_c$（或相应的临界铸造厚度$d_c$）表征每种材料的玻璃形成能力（GFA）。虽然二氧化硅是具有小的$R_c<10^{-2}$ K/s的优良玻璃形成剂，但纯金属和大多数合金是具有大的$R_c>10^{10}$ K/s的差的玻璃形成剂。只有在过去的三十年中，块体金属玻璃（BMG）被确定为具有接近二氧化硅的$R_c$。最近的模拟表明，硬球模型是能够识别的原子尺寸比和数量分数制度BMG存在的临界冷却速率比纯金属小13个数量级以上。然而，除了硬核相互作用之外，原子间势还有许多其他的特征。这些其他特征如何影响BMG的玻璃形成能力？我们进行分子动力学模拟，以确定如何变化的软和非加性的排斥核心和形式的原子间对潜在的中间距离影响的GFA的二元合金。原子间对势的这些变化使我们能够引入几何挫折并改变与玻璃形成竞争的晶相。我们还研究了调整多体相互作用的强度从零到全嵌入原子模型对纯金属的GFA的影响。然后，我们采用完全嵌入原子模型的二元BMG和硬核相互作用发挥主导作用，在设置合金的GFA，而其他功能的原子间势只改变GFA的一到两个数量级。
2015-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Gardner transition coincides with the emergence of jamming scalings in hard spheres and disks
该研究发现硬球、硬盘有限维玻璃中Gardner转变与两种jamming标度的出现同步，可据此提取结构序参量，表明该转变是jamming转变的前兆，为相关实验检测提供了便捷方法。
2024-10-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Asymmetric Assembly of Lennard-Jones Janus Dimers
Janus（或“补丁”）粒子的自组装依赖于相邻粒子之间的精确相互作用。在这里，两个两亲性的Janus球内的二聚体在一个明确的流体的取向进行了研究与高几何分辨率。分子动力学模拟和第一原理能量计算与硬球和软球Lennard-Jones势，温度和疏水性是不同的。最可能的中心-中心-极角在40°至55°的范围内，由于取向熵，没有观察到极-极对准。由于溶剂排斥，接近90°的角度在能量上是不利的，并且我们意外地发现，球体之间的相对方位角受到溶剂排序的影响。
2021-06-22 cond-mat.soft
Energy transport in jammed sphere packings
我们计算的正常模式的振动堵塞球填料获得的能量扩散率，运输的光谱措施。在玻色子的峰值频率，我们发现一个Ioffe-Regel交叉从扩散率，随着频率迅速下降到一个几乎是频率无关的。当系统向干扰过渡解压缩时，该交叉频率移到零，提供了几乎恒定扩散率的频率制度的明确证据。这样的制度，假设存在于玻璃中，以解释热导率的温度依赖性，因此似乎是从堵塞过渡的属性。
2008-11-17 cond-mat.soft
Glassy dynamics in asymmetric binary mixtures of hard-spheres
二元硬球混合物是具有竞争时间和长度尺度的多体系统的最简单表示之一。该模型与从根本上理解材料的结构和动力学性质有关，例如金属熔体，胶体，聚合物和生物基复合材料。它还使我们能够研究不同的尺度如何影响多组分玻璃形成液体的物理行为;这个问题仍然有待统一的描述。在这方面的贡献，我们报告不同的动态逮捕过渡高度不对称的二元胶体混合物，即，一个单一的玻璃大颗粒，其中的小物种仍然遍历，和双玻璃同时逮捕两个组件。当混合物接近任何玻璃化转变时，两个物种的集体动力学的弛豫变得耦合。在单玻璃域中，由于大球体的结构而发生空间调制，这是在双玻璃域中未观察到的特征。相反，小颗粒和大颗粒的\emph{self}动力学的弛豫在两个转变的边界处变得解耦;大的物种总是显示动力学逮捕，而小的物种仅在双层玻璃中出现逮捕。因此，为了获得不同的玻璃态的全貌，需要考虑到这两个物种的动力学。
2018-07-25 cond-mat.soft
On the effective one-component description of highly asymmetric hard-sphere binary fluid mixtures
研究了高度非对称添加剂硬球的二元流体混合物的相图。从混合物热力学性质的精确低密度展开式分析了分层，并与基于有效单组分描述的流体-流体分离进行了比较。从这两种方法，这已被声称是等效的，得到的结果的差异，并指出其可能的起源进行了讨论。有人认为，要处理这些差异，应设计新的理论近似。
2005-02-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Towards glasses with permanent stability
与晶体不同，玻璃会随着时间的推移而老化或失透，这反映了它们的非平衡性质。这种稳定性的缺乏在许多工业应用中是一个严重的问题。在这里，我们通过数值模拟表明，通过抑制体积分数的不均匀性来防止准硬球玻璃的失透。一种单分散玻璃已知的“雪崩”样间歇动力学失透进行小的迭代调整的颗粒大小，使局部体积分数空间均匀。我们发现，这完全防止结构松弛和失透老化的时间尺度，即使在微晶的存在下。有一个戏剧性的均匀化的数量承载最近的邻居每个颗粒，表明超稳定的玻璃可以通过“机械均匀化”形成。我们的发现为玻璃稳定化提供了一个物理原理，并为机械稳定玻璃的形成开辟了一条新的途径。
2021-11-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Double layer for hard spheres with an off-center charge
模拟了模型电解质和离子液体的平面双电层中离子的密度和电势分布。实际电解质或离子液体的离子通常不是球体;在离子液体中，阳离子是分子离子。在过去，这种不对称性已经通过考虑尺寸和/或价态不对称的球体（即，原始模型）或通过切向接触球体形成的二聚体阳离子。在本文中，我们考虑的球形离子是不对称的大小和模仿的不对称形状，通过一个偏离中心的电荷，位于远离中心的阳离子球，而阴离子的电荷是在中心的阴离子球。各种单重态密度和潜在的配置文件进行比较（i）二聚体的情况下，即，组成领域的二聚体阳离子切向拴系，和（ii）标准的原始模型。结果表明，特别是当阳离子是反离子时，双电层结构受到很大影响。以及被内在的兴趣，这种偏离中心的电荷模型可能是有用的理论，考虑球形模型和引入偏离中心的电荷作为一个扰动。
2016-03-07 cond-mat.soft
Additional transition line in jammed asymmetric bidisperse granular packings
我们提出了一个额外的不连续的过渡内拥挤的制度，一个不对称的bidisperse颗粒填料压缩后的数值证据。这条额外的过渡线将主要由大颗粒组成的网络的堵塞状态与由大颗粒和小颗粒形成的堵塞网络分开，并且过渡由对堵塞网络有贡献的颗粒数量的不连续性指示。附加的过渡线从阻塞过渡曲线中出现，并终止于不连续性消失的端点。额外的线从大约$δ= 0.22$的尺寸比开始，并随着较小的$δ$而变长。对于$δ\to 0$，附加过渡线接近可以通过分析导出的极限。观察到的干扰场景让人想起胶体玻璃中发现的玻璃-玻璃转变。
2020-02-06 cond-mat.soft
Theory of asymmetric non-additive binary hard-sphere mixtures
我们表明，正式的程序整合出的自由度的小球在一个二元硬球混合物的工作同样良好的非添加剂，因为它添加剂的混合物。对于高度不对称的混合物（小尺寸比），由无限多体相互作用组成的大球体单组分流体的有效哈密顿量应该通过在描述有效对相互作用的项之后截断来精确近似。使用最初开发的添加剂硬球混合物的密度泛函处理，我们确定的零，一，两个身体的贡献的有效哈密顿量。我们证明，即使是很小程度的积极或消极的非加性有显着的影响的形状上的耗尽电位。第二维里系数$B_2$，对应于两个大的球体之间的有效对相互作用，被发现是一个敏感的措施的非加性的影响。$B_2$随小球密度的变化表明，对于加性、轻微正性和轻微负性的非加性混合物，表现出显著不同的行为。我们讨论了这些结果的二元硬球混合物的相行为的可能影响，并建议$B_2$的测量可能提供一种手段，确定在真正的胶体混合物的非加和性的程度。
2001-05-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rotational and Translational Phonon Modes in Glasses Composed of Ellipsoidal Particles
实验研究了颗粒形状对胶体玻璃振动特性的影响。“椭球玻璃”是通过将聚苯乙烯球拉伸到不同的纵横比，然后将所得的椭球颗粒以高填充分数悬浮在水中而产生的。通过测量粒子之间的位移相关性，我们提取相应的“影子”椭球玻璃的振动特性与相同的几何配置和相互作用的“源”悬浮液，但没有阻尼。长/短轴纵横比为$\sim$ 1.1的椭球粒子组成的玻璃中的低频模式被观察到具有主要的旋转特征。相比之下，具有较大纵横比的椭球颗粒玻璃（$\sim$ 3.0）中的低频模式表现出旋转和平移特性的混合。所有玻璃样品的特征在于具有不同纵横比的颗粒的分布。有趣的是，即使在相同的样品中，也发现小纵横比颗粒相对更多地参与旋转模式，而大纵横比颗粒倾向于相对更多地参与平移模式。
2010-12-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Transport properties of highly asymmetric hard sphere mixtures
采用事件驱动分子动力学方法研究了直径比为$σ_B/σ_A=0.1$和质量比为$m_B/m_A=0.001$的硬球二元混合物的静态和动态性质。的对关联函数的接触值被发现比较有利最近提出的理论表达式。的混合物的传输系数，从模拟确定的，相比修订后的Enskog理论的预测，使用三阶Sonine扩展和直接模拟蒙特卡罗。总的来说，Enskog理论提供了一个相当好的描述的模拟数据，除了系统在最小的摩尔分数较大的球体（$x_A=0.01$）检查。在较高的填充分数下观察到“细粒效应”，其中向大球体的系统中添加较小的球体降低了混合物的粘度;这种效应没有被Enskog理论捕获。
2009-03-26 cond-mat.other cond-mat.soft
Computer simulations of the Gardner transition in structural glasses
最简单玻璃形成系统的精确平均场论--大尺寸极限下硬球的致密组装--预测了加德纳相的存在。这种转变的特点是完全的复本对称性破缺，这意味着两个迷人的物理后果：（i）一个层次的自由能景观，和（ii）边际稳定性。在这里，我们讨论了最近的数值模拟结果，以检查这些平均场预测的物理尺寸。
2022-06-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
