Orbits, spirals, and trapped states: Dynamics of a phoretic Janus particle in a radial concentration gradient
本文提出球形趋化Janus粒子在径向浓度梯度中的理论模型，解析其速度，发现较线性梯度更丰富的动力学行为（含圆形轨道与俘获态），并揭示趋化迁移率比是调控关键，为微尺度操控与表面性质测量提供新途径。
2025-05-26 cond-mat.soft
Predicting Magnetic Janus Particle Assembly with Differential Evolution Algorithm
The City College of New York, CUNY（纽约市立大学）；Citrine Informatics
本文提出基于微分进化算法预测磁性Janus粒子组装结构，通过对比实验和模拟研究验证了该方法的有效性。
2025-03-13 cond-mat.soft
Electric field driven controllable motility of metal-dielectric Janus particles with boojum defects in a nematic liquid crystal
在一个鲜明的对比，二氧化硅颗粒的响应，我们表明，金属介电Janus粒子与boojum缺陷的液晶中的自推进下的作用下施加垂直于导演的电场。通过选择Janus矢量相对于指向矢的适当取向，颗粒可以沿着样品平面中的任何方向传输。粒子的运动方向可以通过改变场的振幅和频率来控制。该命令上的粒子的运动表现出可调的运输和微型机器人的应用是有前途的。
2021-03-01 cond-mat.soft
Flow pattern in the vicinity of self-propelling hot Janus particles
我们研究的温度场和由此产生的流动模式在附近的加热金属帽Janus粒子。如果其厚度超过约10 nm，则帽形成等温线，并且流动模式包括四极项，其随距离的倒数1/r^2的平方衰减。对于更薄的帽，速度变化为1/r^3。这些发现可能是相关的集体效应在稠密的悬浮液和最近观察到的圆形示踪剂运动在附近的拴Janus粒子。
2014-01-28 cond-mat.soft
Influence of PEG on the Clustering of Active Janus Colloids
响应于局部环境线索以确定性方式推进的微米级胶体颗粒是自然界中发现的自推进实体的有用类似物。天然和合成的活性胶体系统通常都位于边界附近或拥挤的环境中。在这里，我们描述了实验中，我们测量过氧化氢浓度和分散的聚乙二醇（PEG）的5微米催化活性Janus颗粒在低浓度下的聚集行为的影响。我们发现，集群发生在合奏的活性Janus颗粒的增长与过氧化氢浓度在PEG的情况下的程度。一旦加入PEG，在低PEG体积分数下聚簇略有增强，但在较高PEG体积分数下聚簇减少。在较高的PEG体积分数下，聚类得到缓解的区域对应于先前发现推进被淬灭的区域。基于补充代理的模拟表明，集群增长与名义速度。这些数据支持了这样的假设，即随着推进速度的增加，活晶体的生长得到增强，但是添加PEG将倾向于减轻团簇形成，这是在这些条件下猝灭推进的结果。
2021-01-15 cond-mat.soft
Controlled motion of Janus particles in periodically phase-separating binary fluids
数值研究了周期性相分离二元流体混合物中Janus粒子的推进运动。在这项研究中，颗粒尾部的表面更喜欢二元流体组分之一，颗粒头部的润湿性是中性的。在分层期间，更多的反相被选择性地吸附到颗粒尾部。吸附域的增长诱导的流体动力学流在附近的颗粒尾部，这种不对称的泵送流驱动的颗粒朝向颗粒头部。在混合期间，颗粒运动几乎停止，因为混合主要通过扩散发生，并且所产生的流体动力学流动小得可以忽略。重复这个循环，两面粒子就会无限地向头部移动。讨论了组成和重复频率对粒子运动的依赖关系。
2015-04-03 cond-mat.soft
Phase diagram of Janus Particles
我们深入研究了一个简单的模型代表最近合成的Janus粒子，即胶体球形粒子，其表面分为两个不同的化学成分的区域。当两个表面是亲溶剂和疏溶剂时，这些颗粒构成表面活性剂的最简单的例子。该相图包括一个贫胶体（气体）富胶体（液体）的分层区域，这是逐步抑制的叛乱胶束，提供第一个模型，胶束化和相分离同时观察。发现共存曲线在温度-压力平面内呈负斜率，表明Janus粒子可以提供具有异常热力学行为的胶体系统。
2009-11-16 cond-mat.soft
Directed Autonomous Motion and Chiral Separation of Self-Propelled Janus Particles in Convection Roll Arrays
自推进的两面神粒子由于它们自己的引擎而表现出自主运动。然而，由于这种运动的方向随机变化，它们对于新兴的纳米技术和生物医学应用几乎没有用处。在这里，我们数值计算表明，手性活性Janus的运动可以直接使他们的对流辊的线性阵列。自航运动的整流功率可达60%以上，远大于以往的报道。我们表明，手性Janus粒子的运动整流导致显着的分离的消旋和左旋活性粒子从外消旋二元混合物。此外，我们证明了如何有效地整流效果可以被利用来分离双螺旋和左旋粒子时，他们的固有扭矩分布与高斯统计。
2023-03-26 cond-mat.soft
Thermotaxis of Janus Particles
自主微泳者的相互作用对运动活性物质集体态的形成起着重要作用。我们详细研究了常见的微游泳器设计的双面Janus球与半球由不同的材料制成。它们的化学和物理表面性质可以被定制以微调它们的相互吸引、排斥或对齐行为。为了系统地研究这些效应，我们监测了由光学加热的金属纳米粒子产生的外部温度场中单个金帽Janus粒子的动力学。我们量化的Janus粒子的取向相关的排斥和对齐，并解释它在一个简单的理论模型的诱导热渗透表面通量。该模型揭示了粒子的角速度完全由Janus粒子的半球和它们的电泳迁移率对比之间的赤道上的温度分布决定。此外，外部温度场的畸变，其异质性的导热性被证明打破了问题的明显对称性。
2021-03-28 cond-mat.soft
Tuning the rheology and microstructure of particle-laden fluid interfaces with Janus particles
假设：载有颗粒的流体界面是许多自然和工程系统的核心组成部分。了解这些界面的力学性能并提高其稳定性具有重要的实际意义。Janus粒子是一类特殊的非均相胶体，它可以作为一种有效的表面活性剂来控制含粒子流体界面的组装和界面流变性。实验：使用一个定制的界面应力流变仪，我们探讨了Janus颗粒添加剂的界面流变学和微观结构的颗粒负载的流体界面的效果。调查结果：我们发现，在单层的PS胶体（1：40的数量比）中加入少量的铂-聚苯乙烯（Pt-PS）Janus颗粒可以导致表面模量增加一个数量级以上，弹性增强，这大大提高了界面的稳定性。界面流变学的这种剧烈变化与每个Janus颗粒周围的局部颗粒簇的形成有关。我们进一步解释了本地粒子团簇的起源，考虑在界面处的粒子间的相互作用。我们的实验揭示了局部颗粒结构对颗粒单层宏观流变行为的影响，并展示了一种新的方法来调整载颗粒流体界面的微观结构和力学性能。
2022-06-29 cond-mat.soft
Rotational motion of dimers of Janus particles
我们从理论上研究了自推进Janus粒子的刚性二聚体的运动。在没有流体动力学相互作用的简单动力学方法中，二聚体在螺旋轨道上移动，同时，它围绕其质心旋转。包含相互平流的影响，使用叠加近似不改变运动的定性特征，但仅仅改变的轨迹和角速度的参数。
2017-03-27 cond-mat.soft
Critical Casimir interactions between Janus particles
近年来，人们对片状和Janus粒子的自组装和相行为的研究产生了浓厚的实验和理论兴趣。虽然在这方面的追求已经提出了各种有效的相互作用，并使用，以实现定向组装，关键卡西米尔效应脱颖而出，特别适合在这方面，因为它提供了吸引和排斥的相互作用，以及一个敏感的温度控制其强度的潜力。具体来说，我们已经计算了临界Casimir力之间的一个单一的Janus粒子和横向均匀的基板以及基板与化学步骤。我们使用了Derjaguin近似，并将其与全平均场论的结果进行了比较。一个修改的Derjaguin近似原来是一般可靠的。基于这种方法，我们推导出了两个Janus柱之间以及两个Janus球之间的有效力和有效势。
2016-05-17 cond-mat.soft
Zeta potential dependent Self-electrophoresis of Pt-coated Janus particles in hydrogen peroxide solutions
我们提供的实验结果表明，在过氧化氢溶液中的介电颗粒的半球上涂覆铂制成的Janus粒子的自推进类似于自电泳。通过不同的表面处理和测量粒子的运动和它们的电势，我们发现在一定浓度的过氧化氢溶液中，粒子的运动速度和方向由电势决定。当催化电位的符号由负变正时，运动方向由非催化侧反转为催化侧。我们还发现，随着过氧化氢浓度的增加，Janus粒子的角分布更加极化，这支持了自电泳机制。
2017-02-13 cond-mat.soft
Electrostatic Interactions between Janus Particles
在本文中，我们研究的'Janus'球的静电性质与不平等的电荷密度在两个半球。我们介绍了一种方法来比较连续模型蒙特卡罗模拟的离子双层（平均场）的非线性泊松-玻尔兹曼理论的预测。我们还通过平均场场论推导出了描述Janus粒子对相互作用的实用DLVO式表达式。使用一个大的参数集，我们能够探测的泊松-玻尔兹曼近似的有效性范围，从而DLVO类理论，这样的粒子。对于均匀带电的球体，这个范围对应的范围，预测由场理论研究均匀带电的平面。此外，我们发现类似的范围与Janus型电荷分布的胶体。我们介绍的技术和参数显示出更广泛的带电图案化粒子的未来研究的希望。
2012-09-17 cond-mat.soft
Self-assembly of amphiphilic Janus particles at planar walls: A density functional study
利用密度泛函理论研究了两亲分子在平面壁面上的结构形成。分子被建模为（硬）球组成的亲水性和疏水性的部分。由此产生的Janus粒子的方向被描述为表示内部自由度的向量。我们的密度泛函方法涉及基本测量理论结合平均场近似的各向异性相互作用。考虑中性、亲水性和疏水性壁，我们研究了粒子的吸附，着重于表面场和相互作用离子诱导的有序现象之间的竞争。最后，我们考虑系统限制在两个平面的墙壁。结果表明，各向异性Janus相互作用在低温下产生明显的挫折效应。
2010-12-06 cond-mat.soft
Controlled Capillary Assembly of Magnetic Janus Particles at Fluid-Fluid Interfaces
毛细相互作用可用于指导流体-流体界面处吸附的颗粒的组装。精确控制毛细相互作用的大小和方向以将颗粒组装成用于材料科学目的的有利结构是期望的但具有挑战性。在本文中，我们研究了吸附在流体-流体界面上的磁性Janus粒子之间的毛细管相互作用。我们开发了一个对相互作用模型，预测这些粒子应该安排成一个侧-侧配置，并进行模拟，证实了我们的模型的预测。最后，我们研究了单层结构，形成时，许多磁性Janus粒子吸附在界面上。我们发现，颗粒排列成长，直链表现出很小的曲率，与椭圆形颗粒之间的毛细管相互作用。我们还发现了一个制度，其中高度有序的，晶格状的单层结构的形式，它可以动态调整使用外部磁场。
2016-07-08 cond-mat.soft
Single particle motion and collective dynamics in Janus motor systems
单粒子和集体动力学的系统，包括雅努斯电机，溶剂和反应性溶质物种保持在非平衡状态进行了研究。与溶质物种的可逆催化反应发生在发动机的催化面上，并且通过施加供给和去除反应性物种的恒定浓度储层或通过不平衡的流体相反应来建立非平衡状态。我们认为一般分子间的相互作用的Janus电机半球和反应物种。对于单电机，我们表明，反应速率依赖于非线性施加的外力时，系统远离平衡位移。我们还表明，固定的催化粒子推导出的有限时间波动公式描述了移动Janus电机的非平衡反应波动。对具有可逆动力学的Janus电动机小系综在非平衡条件下的集体动力学进行了模拟，讨论了动态团簇态的空间和取向关联.描述了导致均匀电动机分布不稳定和非平衡动力学群聚的条件。
2018-11-16 cond-mat.soft
Screening of heterogeneous surfaces: charge renormalization of Janus particles
根据表面电荷的模式分解，发展了非均匀带电球体的非线性离子屏蔽理论。由此产生的静电势的远场分析导致电荷重整化从纯单极到偶极、四极等的自然推广，包括模式耦合。我们的新方案一般适用于大类的表面异质性，并明确适用于这里的Janus领域与不同的收费上，下半球，揭示了强大的重整化效应的所有多极。
2009-12-17 cond-mat.soft
Cluster formation and phase separation in heteronuclear Janus dumbbells
我们最近研究了由两个相同的相切硬球构成的模型胶体哑铃的相行为，其中第一个球被有吸引力的方阱相互作用包围（Janus dumbbells，Munaubert G等人2014软物质10 5269）。在这里，我们通过在模型中引入硬核直径的尺寸不对称性来扩展我们先前的分析，并研究由此获得的富集相场景。通过采用标准的蒙特卡罗模拟，我们表明，在这样的“异质Janus哑铃”一个较大的硬球网站促进集群的形成，而在相反的条件下，气-液相分离发生，与中间不对称的两个阶段的行为可能会竞争的一个狭窄的间隔。此外，一些特殊的几何安排，如lamantum，观察到只有周围的完美对称的情况。一个定性的协议，发现与最近的实验结果，它表明，在异质二聚体的分子表面的粗糙度导致形成的胶态胶束。
2014-12-04 cond-mat.soft
Self-assembly of active amphiphilic Janus particles
在这篇文章中，我们研究了两亲性Janus粒子的二维稀悬浮液的现象。我们分析了聚集体的形态如何从它们的自组装中出现取决于主动力的强度和方向。我们系统地探索和对比的现象，从粒子与一系列有吸引力的补丁覆盖。最后，我们说明了胶体的几何形状和它们的相互作用的方向性可以用来控制组装的活性聚集体的物理性质，并提出了可能的策略，利用自推进作为自组装的可调驱动力。
2021-02-23 cond-mat.soft
Clustering Dynamics of SiO2-Pt Active Janus Colloids
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
研究SiO2-Pt活性Janus胶体在动态聚集体 regime 中的聚集体动力学，揭示了聚集体形成机制的转变及预测性描述。
2026-01-07 cond-mat.soft
Diffusion of a Janus nanoparticle in an explicit solvent: A molecular dynamics simulation study
采用分子动力学模拟研究了稠密Lennard-Jones流体中单个Janus粒子的平移和旋转扩散。我们考虑一个球形粒子的两个半球不同的润湿性。粒子动力学的分析是基于时间相关的取向张量，粒子位移，以及平移和角速度自相关函数。结果发现，平移和旋转扩散系数增加，在非润湿半球的表面能降低，只要另一个半球的润湿性保持不变。我们还观察到，在均匀的颗粒相比，Janus粒子的非润湿半球往往在旋转弛豫时间的位移矢量的方向旋转。
2015-05-14 cond-mat.soft
A numerical study of one-patch colloidal particles: from square-well to Janus
我们进行数值模拟的一个简单的模型的一个补丁胶体粒子调查：（i）的行为的气-液相图从一个球形吸引力的潜力，以Janus潜力和（ii）的集体结构的Janus粒子系统。我们表明，对于两个半球之一是有吸引力的，一个是排斥性的情况下，该系统组织成分散的取向有序胶束和囊泡，并在低$T$，该系统可以近似为这样的集群的流体，相互作用基本上通过排除体积。这种团簇相的稳定性产生了气体和液体共存密度的非常特殊的形状，其中气体共存密度在冷却时增加，在非常低的$T$下接近液体共存密度。
2010-07-30 cond-mat.soft
Self-propulsion mechanism of active Janus particles in near-critical binary mixtures
浸在近临界二元混合物中的金冠Janus粒子可以使用照明来推进。我们采用非等温扩散界面方法研究了单胶体的自推进机制。我们把这种运动归因于围绕粒子成核的微米级液滴边缘的体积力。因此，常用的表面速度概念不能解释自推进。颗粒的游动速度与液滴的形状和尺寸有关，这由所谓的临界等温线决定。存在两种不同的游动状态，取决于液滴是否部分或完全覆盖颗粒。有趣的是，游泳速度对温度的依赖性是非单调的，在这两个制度。
2015-06-18 cond-mat.soft
Dynamics of self-propelled Janus particles in viscoelastic fluids
实验研究了球形Janus胶体粒子在粘弹性流体中的主动运动。自推进是通过激光照射施加的临界聚合物混合物的局部浓度梯度来实现的。即使在该制度中，流体的粘度是独立的颗粒引起的变形率，我们发现一个显着的增加高达两个数量级的旋转扩散随着颗粒速度的增加，这可以描述由一个有效的旋转扩散系数依赖于Weissenberg数的现象。我们表明，这种效应引起的粘弹性介质中的微泳者的外力取决于其方向的高度各向异性的响应。
2016-03-16 cond-mat.soft
Crystal phases of two dimensional assembly of triblock Janus particles
最近的实验工作对球形胶体颗粒装饰有两个疏水极由带电的中间带（三块Janus颗粒）分开，已经证明了自组装成Kagome二维晶格，当颗粒被重力限制在样品架底部时[Q. Chen { \em et. al.}，Nature，in press].在这里，我们评估的能力，以前提出的简单的两个补丁有效的潜力，重现实验结果。我们表明，有效的潜力是能够重现所观察到的结晶路径中的可果美结构。基于自由能的计算，我们还表明，Kagome晶格在低温和低压下是稳定的，但它转变成一个六方晶格与交替的吸引力和排斥带的压力增加。
2011-01-20 cond-mat.soft
Self-diffusiophoresis of Janus particles in near-critical mixtures
从理论上研究了近临界水二甲基吡啶混合物中激光加热Janus粒子的自推进，并将其速度vp和蠕动参数\b{eta}与其两半球的润湿性联系起来.对于非离子表面力，粒子将活性帽向前移动，除了在强驱动下，如果其中一个半球吸引水而另一个半球吸引二甲基吡啶，则会发生更复杂的行为。vp和\b{eta}都显示出对加热功率的非单调依赖性，甚至可以改变符号。包括漂移的抗衡离子由于组成梯度，我们发现，一个带电的帽子与卢剔啶亲和力驱动粒子的帽子前进，并与水的亲和力在相反的方向，与实验结果一致。
2015-11-02 cond-mat.soft
Influence of cap weight on the motion of a Janus particle very near a wall
各向异性纳米到微米尺度胶体颗粒在受限环境中的动力学，无论是邻近的颗粒还是边界，都与广泛的应用有关。我们利用布朗动力学模拟来预测具有非匹配密度帽的Janus球的平移和旋转波动。在实验相关条件下，由于重力扭矩，帽的存在显著影响了颗粒的旋转动力学。对于直径> 1微米且具有20 nm厚的金帽的颗粒，重力扭矩主导随机扭矩。在这些条件下的Janus粒子采样主要是帽下或淬火取向。尽管本文总结的结果表明，具有薄金涂层（<5nm）的较小直径（< 1微米）的颗粒的行为类似于各向同性颗粒，但颗粒直径或涂层厚度的微小增加急剧地淬灭了颗粒的极性旋转。具有较大直径或较厚金涂层的颗粒的边界和取向观察的分离距离的直方图景观主要填充有淬火配置。最后，直方图景观反演得到的势能景观，提供了一个路径的实验数据进行解释。
2019-03-21 cond-mat.soft
The influence of frequency and gravity on the orientation of active metallo-dielecric Janus particles translating under a uniform applied alternating-current electric field
针对交流电场中金属-介电 Janus 颗粒取向偏离问题，本文通过实验和转矩平衡分析揭示频率、电压、重力及颗粒-壁面作用的共同影响，并证明取向偏离会降低迁移率。
2023-12-05 cond-mat.soft
Probing the spatiotemporal dynamics of catalytic Janus particles with single-particle tracking and differential dynamic microscopy
我们展示了微分动态显微镜和粒子跟踪的时空行为的表征活性Janus胶体的中间散射函数（ISF）。我们提供了一个分析解决方案的ISF的范例主动布朗粒子模型，并找到惊人的协议与实验结果从最小的长度尺度，其中平移扩散和自推进占主导地位，最大的，探测有效扩散由于旋转布朗运动。在中等长度尺度下，特征振荡解决了定向运动与取向弛豫之间的交叉，并使我们能够区分主动布朗运动与其他重取向过程，例如，翻滚运动理论预测的直接比较可靠地产生粒子的旋转和平移扩散系数，其速度分布的平均值和宽度，以及这些参数的时间演变。
2018-08-21 cond-mat.soft
How to model the interaction of charged Janus particles
我们分析了带电Janus粒子的相互作用，包括屏蔽效应。显式相互作用映射通过一个可变的数量$n$的系统生成的张量，反映了潜在的角度依赖性通过最小二乘法。对于$n = 2$，我们表明，相互作用是等价的，以前所描述的模型Erdmann，Kröger和赫斯（EKH）。有趣的是，这种映射无法捕捉到小筛选长度的相互作用的微妙之处。相反，必须使用更大数量的张量。我们发现，Janus型相互作用的特点起着重要的作用的聚集行为。通过蒙特卡罗模拟，我们获得了$n = 2$和$36$的$13$颗粒大小以及屏蔽长度$κ^{-1} = 0.1$和$1.0$的簇结构。的屏蔽长度的影响进行了分析和结构进行比较的结果为静电型电位和多极扩展Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）理论。我们发现，一个偶极类势（EKH或偶极DLVO近似）是不能够充分再现的潜力的各向异性效应。相反，必须使用更高阶的展开来获得与高达$N = 8$颗粒的实验结果相同的簇结构。由此产生的最小能量集群相比，那些粘性硬球系统。Janus粒子与短程屏蔽相互作用类似于粘性硬球集群的所有考虑的粒子数，而对于远程屏蔽，即使是非常小的集群结构不同。
2016-07-20 cond-mat.soft
Coupled Interfacial Phenomena Suppress Propulsion in Catalytic Janus Colloids
Case Western Reserve University（凯斯西储大学）
研究探讨了界面耦合现象对催化Janus胶体推进的影响，通过分析帽厚和过氧化氢浓度变化对粒子速度和位移的影响，揭示了活动性、重力效应及流体动力相互作用在确定胶体动态中的作用。
2025-09-28 cond-mat.soft
First-order phase transitions in lattice bilayers of Janus-like particles: Monte Carlo simulations
研究了狭缝孔中Janus粒子的晶格模型中的一级相变。我们假设一个立方晶格的分子可以自由地改变他们的方向上的晶格网站。此外，分子可以与孔壁相互作用的取向依赖的力。所进行的计算仅限于双层的情况。我们的重点是在流体之间的竞争壁和流体与流体的相互作用。在流体-壁面相互作用与流体-流体相互作用相反的系统中形成的定向结构不同于在具有中性壁面或具有吸引流体分子的排斥部分的壁面的系统中出现的定向结构。
2016-09-15 cond-mat.soft
Direct Assembly of Magnetic Janus Particles at a Droplet Interface
纳米粒子在流体-流体界面的自组装是自下而上制备功能材料的一条很有前途的途径。然而，将粒子引导和控制到高度可调和可预测的结构中--虽然至关重要--却是一项挑战。我们提出了一种液体界面辅助的方法来制备纳米结构与可调性能。为了证明其可行性，我们研究磁性Janus粒子吸附在一个球形液滴放置在基板上的接口。当外部磁场打开时，单个粒子移动到其相对于液滴中心的位置矢量平行于所施加的场的方向的位置。多个磁性Janus粒子排列成可重构的六边形晶格结构，并且可以通过简单地改变磁场方向而被引导以在液滴界面上的期望位置处组装。我们开发了一个界面能模型来解释我们的观察，发现很好的协议。最后，我们证明了外部磁场允许\revisedtext{one}调整液滴蒸发时获得的颗粒沉积图案。我们的研究结果对在纳米器件、有机电子或先进的显示、印刷和涂层应用中使用的基底上制造各种纳米结构具有影响。
2019-01-17 cond-mat.soft
Electrophoresis of active Janus particles
本文从理论上研究了一个自驱动的主动Janus马达在外部电场中的运动。外部场可以操纵Janus粒子的路线，并迫使它向所需的目标移动。为了研究这种主动电机的轨迹，我们使用微扰方案。在Janus粒子的表面活性和外场的主要顺序下，Janus粒子的取向动力学表现得像数学钟摆，其角速度对电机的电场和表面活性都敏感。
2019-06-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Passive Janus Particles Are Self-propelled in Active Nematics
本研究提出将Janus锚定胶体悬浮于活性向列相实现被动颗粒自驱动，解析了其动力学与缺陷作用规律，为从活性环境提取功能功提供新路径。
2022-01-21 cond-mat.soft
Colloidal Clusters as models for chiral active micromotors
本文提出用化学交联的Janus胶体团簇制备可调手性与轨道半径的活性转子，并揭示方位角均匀性与旋转动力学的关系，为研究合成手性转子集体行为提供了新平台。
2024-07-21 cond-mat.soft
Self-propelled Janus particles in a ratchet: Numerical simulations
布朗运输的自推进过阻尼microswimmer（如Janus粒子）在一个二维的周期性分隔通道的数值研究不同的隔室几何形状，边界碰撞动力学，和粒子旋转扩散。由此产生的时间相关的主动布朗运动是受整流的空间不对称的存在。我们证明了Janus粒子的棘轮效应可以比普通的热势棘轮效应强几个数量级，因此可以通过实验获得。特别是，仅通过添加一小部分Janus粒子就可以诱导大量被动粒子混合物的自主泵浦。
2013-06-29 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dynamics of a Bottom-Heavy Janus Particle Near a Wall Under Shear Flow
研究了剪切流中靠近壁面的底部重Janus粒子的动力学，澄清了Peclet数定义和白噪声应用条件。
2025-03-07 cond-mat.soft
Self-Propelled Janus Colloids in Shear Flow
为了充分利用人工活性胶体的潜力，研究它们对包括外部流动在内的各种外部刺激的反应具有极大的兴趣。因此，在本研究中，我们对悬浮在毛细管中的水性介质中的SiO2-Pt Janus颗粒进行了不同剪切流速的实验。粒子推进使用不同的H2 O2（燃料）浓度。对于一个特定的推进速度，随着剪切流的增加，从通常的随机主动运动到优先运动跨流线，然后最后沿流迁移的活动Janus粒子的运动的过渡，观察。我们的分析表明，这些转变是由扭矩由于近壁w.r.t.自推进。剪切扭矩有趣的是，我们发现，只有当这些扭矩是可比的，粒子排列的方式，使他们迁移显着跨越流线。
2020-06-19 cond-mat.soft
Rotational and translational drags of a Janus particle close to a wall and a lipid membrane
本文通过测量单个Janus球形布朗粒子的平动与旋转阻力系数，研究了粒子靠近固体壁面和脂质双层膜时的流体动力学耗散，发现膜变形帽区域的耗散对阻力有重要贡献。
2023-09-21 cond-mat.soft
Interaction of Active Janus Particles with Passive Tracers
在这项研究中，我们研究了活动的SiO2-Pt Janus颗粒在2D浴的较小的二氧化硅示踪剂分散在不同的面密度。还探讨了对活性JP周围的示踪粒子的组织的影响。我们的实验表明，示踪剂和活性JPs之间的相互作用主要取决于碰撞的性质标志的接触时间。对于所有的浓度制度，我们已经表明，短时间的碰撞没有显着的影响，活动的JPs的运动，然而，在中等/长时间的碰撞示踪剂（S）可以导致显着的变化，在活动的JPs的运动，甚至导致他们旋转。在集中的制度，我们的实验揭示了一种新的组织行为的被动示踪剂的出现在尾随的Pt和领先的SiO2与强烈的依赖于碰撞的性质。
2021-07-07 cond-mat.soft
Omnidirectional transport and navigation of Janus particles through a nematic liquid crystal film
我们创造了可控的活性粒子的金属介电Janus胶体的形式，获得运动性，通过一个垂直的AC电场的能量转换施加在液晶薄膜。我们通过改变场的振幅和频率，在粒子和粒子的轴所跨越的平面上随意引导胶体，实现了对轨迹的完全控制。潜在的机制利用电渗流的敏感性的颗粒表面和液晶缺陷结构的不对称性。我们提出了一个计算的偶极力密度的相互作用所产生的电场与导演锚定和对比的静电边界条件的两个半球上，该帐户的介电向前（金属向前）运动的胶体由于诱导拉力（推）力偶极子。这些发现为胶体和液晶在受控运输、组装和集体动力学中的应用开辟了未探索的方向。
2020-07-01 cond-mat.soft
Escape Kinetics of Self-Propelled Janus Particles from a Cavity: Numerical Simulations
我们数值研究了椭圆Janus粒子从具有反射壁的二维狭窄腔中的逃逸动力学。Janus粒子的自推进速度沿着它们的长轴（长轴）或短轴（扁轴）。我们发现，平均出口时间是非常敏感的腔的几何形状，粒子的形状和自推进强度。当自推进长度等于空泡尺寸时，平均出口时间最小。我们还发现最佳的平均逃逸时间作为自推进速度，平移扩散和颗粒形状的函数。因此，可以实现通道中Janus粒子的有效传输控制机制。
2014-08-09 cond-mat.soft physics.bio-ph
Light-Activated Self-thermophoretic Janus Nanopropellers
Univ. Bordeaux, CNRS, Centre de Recherche Paul-Pascal (CRPP)（波尔多大学，法国国家科学研究中心，保罗-帕斯卡研究中心）；CNRS, ENSL, Laboratoire de Chimie（法国国家科学研究中心，里昂高等师范学校，化学实验室）
本研究通过光激活实现无燃料、可逆的Janus纳米推进器，展示其在纳米尺度上操控主动物质的能力。
2026-02-19 cond-mat.soft
Hydrodynamic simulations of self-phoretic microswimmers
本文建立了一个介观流体动力学模型来模拟热泳或扩散泳驱动的合成自推进Janus粒子。我们首先提出了一个被动的胶体球模型，它再现了正确的旋转动力学与强大的泳动效应。这个胶体溶液模型采用了多粒子碰撞动力学描述的溶剂，并结合潜在的相互作用与溶剂，坚持边界条件。引入非对称和特殊的胶体表面来产生自泳Janus粒子的性质。比较研究了Janus和microdimer泳动者的游泳速度和诱导流行为。自泳微二聚体显示出长程流体动力学相互作用，并且可以被表征为牵引器或推动器。相反，Janus粒子的特征是短程流体动力学相互作用，并表现为中性游泳者。我们的模型很好地模仿了最近的实验实现的自泳Janus粒子。
2014-03-04 cond-mat.soft
Light-activated Janus particles in geometrically confined binary solvent
Institute of Physical Chemistry, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理化学研究所）；Ruđer Bošković Institute（鲁德·博什科维奇研究所）；Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme（马克斯·普朗克智能系统研究所）；Kyoto University（京都大学）
研究空间受限二元溶剂中光激活 Janus 粒子的自推进，用考虑局部相分离等效应的数值模拟，发现受限使推进速度降低、定向运动时间延长，取向动力学不限于二维，还阐明关键物理参数对粒子运动控制效率的意义。
2026-07-17 cond-mat.soft
Periodic structures in binary mixtures enforced by Janus particles
本文用耦合到描述粒子动力学的Langevin方程的Cahn-Hilliard模型研究了Janus粒子存在下二元混合物的相分离。我们表明，相分离过程中逮捕导致意想不到的规则条纹图案的浓度场。基本的图案形成机制已被阐明：在Janus粒子的表面上的双重吸收特性相对于一个二元混合物的两个组件触发在其附近的空间浓度变化。它们导致由二元混合物介导的颗粒之间的有效相互作用。我们的研究结果开辟了一条路线，设计复合材料的纳米级层状形态的图案波长可以通过改变润湿性能的Janus颗粒进行调谐。
2013-10-01 cond-mat.soft nlin.PS
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
Molecular dynamics simulations of the rotational and translational diffusion of a Janus rod-shaped nanoparticle
利用分子动力学（MD）模拟研究了Janus棒状纳米粒子在稠密Lennard-Jones流体中的扩散行为。Janus粒子被建模为一个刚性圆柱体，其每个半侧上的原子与流体分子具有不同的相互作用能，因此包括润湿和非润湿表面。我们发现，旋转和平移扩散系数较大的Janus颗粒具有较高的润湿性对比度，这些值之间的两个极限情况下均匀润湿和非润湿颗粒的约束。它还表明，扩散系数的值的位移平行和垂直于长轴的均匀润湿颗粒同意以及与分析预测，尽管在MD模拟中存在的颗粒表面的有限滑移。它进一步表明，Janus颗粒的扩散是显着不同的均匀颗粒，即，Janus颗粒优先旋转和取向的非润湿侧沿位移矢量，以减少阻力。这种平移和旋转之间的相关性是一致的扩散动力学的球形Janus粒子与两个半球不同的润湿性与以前的结果。
2017-04-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A cluster theory for a Janus fluid
最近的蒙特卡罗模拟的克恩和弗伦克尔模型的Janus流体显示，在气相中有一个明确定义的数量的颗粒组成的首选集群的形成：胶束和囊泡。一个集群理论的发展，近似的确切聚类性能源于模拟。结果表明，该理论能够再现胶束化现象。
2012-01-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Activated barrier crossing dynamics of a Janus particle carrying cargo
我们数值研究的逃逸动力学的自推进Janus粒子，携带货物，从亚稳态。我们假设货物是通过一个弹性的谐波弹簧附着在Janus粒子上的。我们考虑到速度场的影响，在流体中创建由于二聚体的组件的运动，通过考虑空间相关的扩散张量（Oseen张量）。我们的模拟结果表明，势垒跨越事件和转动弛豫过程之间的同步可以在很大程度上提高逃逸率。此外，Janus粒子的承载能力在很大程度上受其旋转动力学和自推进速度控制。此外，流体动力学的相互作用，显着，提高了Janus货物二聚体的逃逸率。逃逸动力学的最重要的功能已被证明是基于分析参数。
2018-12-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Giant Negative Mobility of Janus Particles in a Corrugated Channel
我们数值模拟了椭圆Janus粒子沿具有反射壁的二维窄通道的输运。粒子的自推进速度沿着它们的长轴（扁长轴）或短轴（扁长轴）取向。在光滑的渠道，我们观察到长扩散瞬变：弹道的扁长颗粒和零扩散的扁长颗粒。放置在粗糙的通道中，扁长颗粒倾向于通过在壁突起上翻滚来对抗所施加的驱动而漂移;对于适当的纵横比，它们的负迁移率的模量变得非常大（巨负迁移率）。这表明，一个小的外部驱动器足以有效地指导粗糙通道中的棒状Janus粒子的自推进。
2014-05-28 cond-mat.soft physics.bio-ph
Phoretic Interactions Generically Induce Dynamic Clusters and Wave Patterns in Active Colloids
本文介绍了一种具有代表性的光相互作用活性胶体的极小模型。结合动力学理论，线性稳定性分析，和自扩散电泳和自热泳Janus胶体的自推进和电泳相互作用之间的一般关系的参数空间塌陷到两个维度：面积分数和Péclet数。当自生电泳场的寿命不是太短时，这种崩溃就会出现，并导致一个通用的相图，显示电泳相互作用{ \it generally}在典型的Janus胶体中诱导斑图形成，即使在非常低的密度下。由此产生的模式包括波和动态聚集体非常类似于在Janus胶体稀悬浮液实验中发现的活簇。
2017-06-05 cond-mat.soft
