Coupling between bulk- and surface chemistry in suspensions of charged colloids
在原始模型中计算了实际无盐带电胶体球悬浮液的液相中的离子组成和离子对关联。我们得到的所有离子种类的数密度悬浮液中，包括低分子量的微离子，和胶体macroions与酸性表面基团，从一个自洽的解决方案耦合的物理化学的非线性代数方程组和非平均场液体积分方程。在这里，我们研究悬浮液的胶体球与磺酸盐或硅烷醇表面基团，悬浮在软化水是饱和的二氧化碳标准大气下。我们的理论方案所需的唯一输入是酸解离常数pKa和所有参与离子的有效球直径。我们的方法允许从头计算胶体裸和有效电荷，在高数值效率。
2014-03-12 cond-mat.soft
Destructed double-layer and ionic charge separation near the oil-water interface
我们研究悬浮液的疏水带电胶体球分散在分层的油-水混合物通过修改后的泊松-玻尔兹曼理论，考虑到图像电荷效应和分区的一价离子。我们发现，离子对油的厌恶可以破坏油分散胶体的双层。这影响了胶体吸附到油-水界面的盐浓度依赖性定性。该理论还预测了一个狭窄的范围内的油介电常数，其中微米级的油包水液滴获得足够的电荷结晶在体积分数小到$\sim 10^{-3}$在没有胶体。这些发现解释了最近的观察结果[M. E。Leunissen { \em等人}，Proc. Nat. Ac. Sci { \bf 104}，2585（2007）]。
2007-05-16 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
Active Colloidal Molecules
就像普通分子是由原子组成一样，胶体分子是由几种胶体颗粒紧密结合在一起组成的。如果其中一个组件是自我推进或游泳，新的“活性胶体分子”出现。活性胶体分子存在于各种水平上，如“同质”、“异质”和“聚合”，并具有动力学功能，如螺旋桨、旋转器或转子。近年来，这类活性复合物的自组装研究已取得了很大进展，本文综述了近年来的研究进展，并对这一迅速发展的活性胶体分子领域的未来发展进行了展望。
2018-03-26 cond-mat.soft
Ionic mixtures in two dimensions: from crystals to chain and dipole gases
用罚函数法确定了由带相反电荷的球组成的二维离子混合物的基态随球尺寸不对称性的变化。稳定结构的级联包括正方形、三角形和菱形晶体以及偶极对气体和一维晶体链气体。因此，我们确认了正方形结构，实验发现带电颗粒，并预测新的阶段检测实验中的颗粒和胶体物质。
2009-10-12 cond-mat.soft
Microstructure of the near-wall layer of filtration-induced colloidal assembly
本文介绍了一种实验研究的胶体悬浮液过滤微流控装置。微米级胶体的悬浮液在固定的压降下流过平行的狭缝状孔隙。在孔隙入口处系统地观察到堵塞物和饼状物，用于可变的施加压降和离子强度。基于对靠近器件壁的胶体层的图像分析，进行了全局和局部研究以详细分析近壁层的微观结构。而这一层的全球孔隙度似乎不受离子强度和施加的压降的影响，当地的研究表明，一些异质性：堵塞物在孔隙附近比远处更多孔。使用径向分布函数的中程秩序的分析表明，在高离子强度稍微更有组织的状态。这是通过使用二维连续小波分解的局部分析证实的：对于低离子强度，胶体晶体的典型尺寸较大，并且随着与孔的距离而增加。我们把这些结果放在一起，在相图中涉及胶体胶体排斥相互作用和流体速度。
2020-09-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Interaction of Charged Colloidal Particles at the Air-Water Interface
我们研究，使用蒙特卡罗模拟，带电胶体粒子之间的相互作用局限于空气-水界面。探讨了力与离子强度和反价的关系。对于1：1电解质，我们发现，在界面处的静电相互作用是非常接近的观察到的在体。另一方面，对于具有多价抗衡离子的盐，界面在带电胶体之间产生增强的吸引力。最后，我们探讨了在空气-水界面上感生的表面电荷对胶体颗粒之间相互作用的影响。
2018-02-02 cond-mat.soft
Polyelectrolyte-colloid complexes: polarizability and effective interaction
本文从理论上研究了半柔性金属离子吸附在带相反电荷的球形胶体上形成的中性复合物的极化率和相互作用。在我们研究的体系中，链的弯曲能与库仑能相比很小，并且链总是吸附在胶体上。我们观察到，极化率是大的短链和小的电场，并显示出非单调的行为与链长在固定的电荷密度。当链长等于胶体周长的一半时，极化率有一个最大值。对于长链，我们恢复了经典的导电球的极化率。对于短链，复合物的永久偶极矩的存在导致它们之间的范德华型长程吸引。这种吸引力的相互作用对于长链消失（即，大于胶体尺寸），其中永久偶极矩可以忽略不计。对于短距离的复合物相互作用的深度短程吸引力，这是由于能量桥接短链和熵桥接长链。超过一个临界链长最终会导致一个纯粹的排斥。这表明，胶体悬浮液的稳定化通过吸附是强烈依赖于链的大小相对于胶体的大小：对于长链的悬浮液总是稳定的（只有颗粒之间的排斥力），而对于中等大小和短链有吸引力之间的配合物和盐析可以发生。
2002-08-06 cond-mat.soft
Novel Core-Shell Structures for Colloids made from Surfactants and Polymers
我们报告的聚电解质中性嵌段共聚物和带相反电荷的表面活性剂的静电自组装形成的胶体复合物。研究的共聚物是不对称的，其特征在于由一个大的中性嵌段。使用光，中子和X射线散射实验，我们已经表明，胶体复合物表现出核-壳微观结构。核心被描述为一个密集的和无序的微相胶束连接的嵌段，而壳是一个弥漫的刷由中性链。具有核-壳结构的胶体复合物类似于众所周知的两亲性嵌段共聚物胶束。然而，这里的自组装机制不同。它基于相反电荷之间的络合作用。这种机制最近吸引了很多兴趣，因为它允许关联不同性质的组分，例如有机和无机或合成和生物。
2005-03-11 cond-mat.soft
Density-dependent interactions and structure of charged colloidal dispersions in the weak screening regime
我们确定的电荷稳定的胶体悬浮液的结构，在低离子强度在一个扩展的范围内的颗粒体积分数使用光和小角中子散射实验相结合。在一个单组分模型的胶体悬浮液的结构因子随浓度的变化进行了分析。我们发现，所观察到的结构行为对应于一个非单调的密度依赖的胶体有效电荷和平均粒子间的相互作用能。我们的研究结果证实了类似的观察从原始模型计算机模拟无盐胶体悬浮液。
2008-04-10 cond-mat.soft
On the macroion virial contribution to the osmotic pressure in charge-stabilized colloidal suspensions
我们的兴趣去不同维里贡献的状态方程的带电胶体悬浮液。在计算胶体维里项时忽略表面效应会导致虚假和矛盾的结果。这个陷阱是所谓的单组分模型的天真实现的危险的几个方面之一，其中微离子自由度被整合出来，只保留在描述中的介观（胶体）自由度。另一方面，壁诱导力的适当结合消除了朴素方法中出现的悖论，提供了一致的描述，并证实对于无盐体系，胶体对压力的贡献由微离子贡献主导。着重讨论了无盐情况，但也讨论了加入电解质的情况。
2007-01-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electrophoresis of colloidal dispersions in the low-salt regime
我们研究了低盐悬浮液中球形带电胶体的电泳迁移率随胶体浓度的变化。使用一个有效的粒子电荷和减少筛选参数，我们映射的数据与不同的粒子电荷和大小的系统，包括数值模拟数据与完整的静电和流体力学和实验数据的乳胶分散体，在一个单一的主曲线。我们观察到两种不同的体积分数依赖制度的电泳迁移率，可以解释的离子双层的静态特性。
2006-12-15 cond-mat.soft
Self-assembly of Active Colloidal Molecules with Dynamic Function
具有催化活性的胶体保持非平衡状态，在这种状态下，它们产生和消耗化学品，因此有效地充当分子的源和汇。虽然被对称涂覆的单个胶体不表现出任何形式的动力学活性，但由其化学活性产生的浓度场以$1/r$形式衰减，并根据其表面化学和环境变量产生吸引或排斥其他胶体的梯度。这导致在非平衡离子系统的类似物，但与显着的新功能的作用-反应对称性破缺。我们研究这种化学活性胶体在稀释条件下的溶液，当它们通过广义离子键结合形成分子时，并讨论我们如何实现具有时间依赖性功能的结构。特别是，我们研究了一种分子，采用自发振荡模式的构象，另一种表现出类似于细菌的运行和翻滚动力学。我们的研究表明，催化活性胶体可用于设计自组装结构，这些自组装结构具有由其规定的3D结构决定的动态功能，这是一种遵循蛋白质设计原理的策略。
2015-02-25 cond-mat.soft
Charged rosettes at high and low ionic strengths
半柔性离子和带相反电荷的大离子之间的络合导致多种结构，从具有缠绕在大离子周围的链的紧密络合物到开放的多叶玫瑰花状络合物。玫瑰花结结构，预计会发生短距离之间的吸引力的大离子和链，现在也看到了最近的蒙特卡罗模拟与远程（未筛选）的相互作用[Akinchina和Linse Macromolecules 2002年，35，5183]。目前的研究为这两种情况提供了标度理论，并表明玫瑰花结结构确实对离子强度的变化相当稳健。然而，从缠绕到莲座状结构的过渡具有显著不同的特征：短程情况导致强烈的不连续过渡到具有大叶子的莲座状结构，而长程情况以连续的方式发生。我们为这两种情况提供了完整的状态图。
2002-08-22 cond-mat.soft
Self-assembly of catalytically active colloidal molecules: Tailoring activity through surface chemistry
本文研究了催化活性胶体的非均相稀悬浮液作为离子体系的非平衡模拟物，它具有作用-反应对称性破缺的显著特征。发现对称涂覆的胶体结合起来形成自组装分子，这些分子可以是惰性的或具有净平移速度和自旋形式的自发活动，这取决于它们的对称性和它们的成分。活性的类型可以通过改变控制表面反应和泳动漂移的表面化学和环境变量来调整。
2014-01-15 cond-mat.soft
Ion specificity and the theory of stability of colloidal suspensions
本文提出了一种精确计算疏水胶体悬浮液临界凝聚浓度（CCC）的理论。对于带正电的粒子，CCC遵循Hofmeister（溶致）系列。对于带负电荷的粒子，这个级数是相反的。我们发现，强烈的可极化离液阴离子的胶体表面驱动的静电和疏水力。在离表面大约一个离子半径内，离液阴离子松散了它们的水合鞘的一部分，并被强烈吸附。另一方面，亲液阴离子被疏水表面排斥。该理论定量准确，不需要任何可调参数。我们推测，相同的机制是负责管理蛋白质溶液的稳定性的霍夫迈斯特系列。
2011-04-06 cond-mat.soft
Ionic effects in self-propelled Pt-coated Janus swimmers
部分包覆铂并分散在H2O2溶液中的胶体颗粒常被用作模型自推进胶体。目前大多数数据表明，中性的自我扩散电泳推动这些粒子。然而，一些研究表明，在这个系统和相关系统中有很强的离子效应，例如盐会降低推进速度。我们调查这些离子的影响，在铂涂层的聚苯乙烯胶体，并发现在这里，推进的方向可以通过添加离子表面活性剂逆转，虽然添加pH中性盐降低推进速度，添加强碱NaOH的影响不大。我们使用这些数据，以及测得的反应速率，反对推进中性或离子的自我扩散电泳，并建议，而不是粒子的推进机制可能实际上承担密切相似的操作游泳。
2014-02-19 cond-mat.soft
Equilibrium sedimentation profiles of charged colloidal suspensions
研究了低离子强度下电荷稳定胶体悬浮液的沉降平衡。我们分析了一个简单的泊松-玻尔兹曼理论的基础上的密度分布的渐近行为，并表明，我们可以推导出的有效质量从气压法对应的胶体粒子的实际质量，与以前的研究相反。
1999-05-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ionically charged topological defects in nematic fluids
液体电解质中的电荷分布对于诸如超级电容器、燃料电池、电池或胶体或生物环境中的颗粒自组装的应用至关重要。然而，在这种电解质的本体中产生局部（屏蔽）电荷分布通常需要表面的存在-例如，由胶体颗粒或材料的外表面提供-这对材料设计构成了基本约束。在这里，我们表明，拓扑缺陷在dielectric电解质中可以执行作为区域的局部电荷分离，形成带电的缺陷核心，甚至在某些几何形状的电多层，而不是在各向同性电解质中发现的双电层。使用Landau-de Gennes-Poisson-Boltzmann理论框架，我们表明，离子通过离子可解性与拓扑缺陷核心高度有效地耦合，并且通过挠曲电与缺陷的局部指向矢场扭曲耦合。缺陷充电示出了不同的缺陷类型-线，点，和墙壁-使用几何形状的离子屏蔽平面各向同性的界面，径向刺猬点缺陷和半整数楔向错在散装和稳定（带电）胶体颗粒。更一般地说，我们的研究结果是相关的拓扑缺陷作为扩散离子电容器或作为离子载流子的可能的应用。
2021-03-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Phase behavior of thermoresponsive colloids drives re-entrant plasmon coupling
Institute for Complex Systems, National Research Council（国家研究委员会复杂系统研究所）；Sapienza University of Rome（罗马第一大学）；Synchrotron SOLEIL（SOLEIL同步辐射中心）；Laboratoire Charles Coulomb, CNRS–Université de Montpellier（蒙彼利埃大学-CNRS夏尔·库隆实验室）；Istituto Nazionale per l’Assicurazione contro gli Infortuni sul Lavoro（国家工伤事故保险研究所）
研究揭示了热响应聚电解质微凝胶中等离子体耦合的非直观重新进入行为，通过调控NP负载量实现耦合强度的动态变化，揭示了胶体稳定性对等离子体耦合的影响。
2026-10-22 cond-mat.soft
Sampling Free Energy Landscapes of Ionic Colloidal Crystal Systems using Machine-Learned Proxy Collective Variables
New York University（纽约大学）；University of Kentucky（肯塔基大学）
本研究采用SE(3)等变Transformer作为机器学习代理集体变量，采样离子胶体晶体系统的自由能景观，实现了对亚稳态的区分及晶体结构偏好的调控。
2026-08-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Effect of many-body interactions on the solid-liquid phase-behavior of charge-stabilized colloidal suspensions
电荷稳定的胶体悬浮液的固液相图计算使用的技术，结合连续的泊松-玻尔兹曼描述微观电解质离子与分子动力学模拟的macroionic胶体球。虽然在这种方法中忽略了微离子之间的相关性，但胶体之间的多体相互作用完全包括在内。在高胶体体积分数下确定固-液转变，其中多体相互作用预计是强的。鉴于Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek理论预测胶体通过Yukawa对势相互作用，我们将我们的结果与简单Yukawa液体的相图进行了比较。在高盐条件下发现良好的协议，而在低离子强度相当大的偏差观察。通过计算有效的胶体-胶体对相互作用，证明了这些差异是由于多体相互作用。我们提出了一个密度依赖的对势的形式截断汤川势，并表明，它提供了一个相当大的改进描述的固-液相的行为浓缩胶体悬浮液。
2002-09-06 cond-mat.soft
Role of the ratio of biopolyelectrolyte persistence length to nanoparticle size in the structural tuning of electrostatic complexes
通过添加聚合物诱导的给定尺寸$R$的纳米颗粒的聚集强烈地取决于其刚性程度。这在这里显示了大量的各种各样的二氧化硅纳米粒子的自组装体通过静电络合与精心选择的相反电荷的不同刚度的生物聚电解质。有效刚性通过总持续长度$L_T$来量化，所述总持续长度表示固有（$L_p$）和静电（$L_e$）持续长度的总和，其取决于筛选，即，离子强度由于抗衡离子和外部盐浓度。我们实验表明，第一次的比例L T /R是主要的调谐参数，控制的分形维数D f的纳米粒子自组装体，这是确定使用小角中子散射：（i）对于$L_T /R<0.3$（获得与灵活的聚-L-赖氨酸在过量的盐的存在下），链的灵活性促进容易包裹在纳米粒子过量，因此分枝结构与$D_f \sim 2$。(ii)对于$0.3<L_T /R\le1$（半柔性壳聚糖或透明质酸复合物），链刚度促进一维纳米棒（超过纳米颗粒）的形成，与计算机模拟吻合良好。(iii)对于$L_T /R>1$，由于盐的不存在，$L_e$强烈增加，并且纳米颗粒之间的排斥不能通过纳米颗粒包裹来补偿，这允许纳米颗粒之间的间隔和一维珍珠项链复合物的形成。(iv)最后，静电屏蔽，即离子强度，被证明是控制$D_f$和相图行为的可靠方式。它微调短程粒子间的潜力，导致更大的分形维数在较高的离子强度。
2016-11-07 cond-mat.soft
Model charged cylindrical nanopore in a colloidal dispersion: charge reversal, overcharging and double overcharging
使用超网链/平均球近似（HNC/MSA）积分方程，我们研究了浸入原始模型大离子溶液中的模型带电圆柱形囊泡（纳米孔）内外的双电层，使得大离子仅存在于纳米孔外，即，囊泡壁仅对外部大离子是不可渗透的。我们计算了囊泡内外的离子和局部线性电荷密度分布，发现内外离子分布之间的相关性导致了过充电（也称为表面电荷放大）和/或电荷反转的现象。这是第一次预测过充电的双电层的圆柱形几何形状。我们还报告了新的现象，双重过度收费。目前的结果可以为物理化学，能量存储和生物学中的相关系统，例如，纳米过滤器、电容器和细胞膜。
2017-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Adsorption and grafting on colloidal interfaces studied by scattering techniques
聚合物和表面活性剂分子在溶液中的胶体颗粒或液滴上的吸附可以通过散射技术非破坏性地表征。在第一部分中，动态光散射，小角中子和X射线散射的一般框架的吸附层的结构的测定，即密度分布，提出。然后，我们回顾了最近的研究层的模型聚合物聚（环氧乙烷），作为均聚物或嵌段共聚物的一部分。在这一领域，散射与对比度变化已被证明是一个强大的工具，以获得详细的描述的层结构。本文还讨论了化学性质更为复杂的复杂系统，包括聚电解质、聚合物复合物、接枝链和生物大分子的吸附，以及表面活性剂的吸附。
2007-05-23 cond-mat.soft
Effective interactions in the colloidal suspensions from HNC theory
HNC Ornstein-Zernike积分方程用于确定胶体溶液的简单模型的性质，其中胶体和离子浸入被认为是介电连续体的溶剂中，并且具有等于80的尺寸比和在1和4000之间变化的电荷比。在无限稀释的胶体，胶体和离子之间的有效相互作用的离子浓度范围从0.001至0.1摩尔/升，并比较来自泊松-玻尔兹曼理论。在有限的浓度下，我们讨论的基础上的HNC结果的胶体分子之间的有效相互作用的明确定义的可能性。
2004-12-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Foam Analogy in Charged Colloidal Crystals
我们模型带电胶体悬浮液使用泡沫的类比。我们研究了这些系统的固体-固体相变作为粒子体积分数和离子强度的函数。屏蔽库仑相互作用被每个粒子周围的Voronoi细胞壁之间的相互作用所取代。我们拟合表面电荷以再现Sirota等人研究的带电悬浮液的相图[Phys. Rev. Lett. 62，1524（1989）]。用这个拟合参数，我们能够计算系统的弹性模量，并找到与现有数据的良好协议。
2001-11-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective interactions, structure, and pressure in charge-stabilized colloidal suspensions: Critical assessment of charge renormalization methods
针对高电荷胶体的有效相互作用计算问题，比较并拓展了多种电荷重正化平均场方法，通过与模拟结果及唐南平衡渗透压方案对比评估各方法优劣，为准确实现提供指导。
2023-12-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electric double layer for spherical particles in salt-free concentrated suspensions including ion size effects
胶体颗粒周围的平衡双电层（EDL）决定了悬浮液在各种静态或交变外场下的响应。理想的无盐悬浮液是由带电的胶体颗粒和由带电机制释放的离子反电荷组成的。现有的宏观理论模型可以通过将不同的离子效应通常被忽略在以前的平均场方法，这是基于泊松-玻尔兹曼方程（PB）的改进。离子的有限尺寸的影响似乎是相当有前途的，因为它已被证明可以预测像电荷反转这样的现象，这已经超出了经典PB近似的范围。在这项工作中，我们数值计算得到的表面电势和周围的反离子浓度分布的带电粒子在一个浓缩的无盐悬浮液校正的有限大小的反离子。结果表明，在每个粒子的体积分数，特别是当一个区域的最接近的反离子的粒子表面被认为是中等到高的粒子电荷的这种修正的重要性。我们的结论是，有限的离子尺寸的考虑服从新的理论模型的发展，研究非平衡性质的浓缩胶体悬浮液，特别是无盐的小，高电荷粒子。
2011-02-17 cond-mat.soft
Kinetic Arrest in Polyion-Induced Inhomogeneously-Charged Colloidal Particle Aggregation
吸附在带相反电荷的球形胶体颗粒上的聚合物链可以显著地改变颗粒-颗粒相互作用。对于足够量的添加的聚合物，原始的静电排斥甚至可以变成有效的吸引力，并且可以形成相对大的动力学稳定的聚集体，其显示出几个意想不到的和有趣的特性和一些有趣的生物技术含义。两个相反的粒子之间的吸引力的相互作用的贡献来自于在相反的带电粒子表面的聚离子的相关吸附，导致在一个非均匀的表面电荷分布。本文采用蒙特卡罗模拟研究了聚离子诱导的胶体复合物的聚集动力学。Velegol和P.K. Thwar，Langmuir，17，2001]。结果表明，在电荷异质性的存在下，聚集过程减慢，由于逐步增加的势垒高度聚集后。在此框架内，实验观察到的聚电解质-脂质体溶液中的簇相应被视为动力学被捕状态。
2008-05-26 cond-mat.soft
Donnan equilibrium and the osmotic pressure of charged colloidal lattices
我们考虑一个系统组成的单分散的电荷稳定的胶体悬浮液中存在的单价盐，从纯电解质分离的半透膜，它允许交叉的溶剂，抗衡离子，和盐颗粒，但防止通过的聚离子。胶体悬浮液，这是在一个结晶相，被认为是使用一个球形Wigner-Seitz细胞。当达到道南平衡后，膜两侧将存在压力差。利用泛函密度理论，得到了渗透压与外加盐浓度、胶体体积分数、胶体粒子大小和电荷的关系式。的结果进行了比较与实验测量有序的聚苯乙烯晶格的两种不同的颗粒尺寸在一个范围内的离子强度和胶体体积分数。
1998-02-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colloidal structure, energy extensivity and Monte Carlo sampling properties of improved short-range interaction models for surfactant-coated magnetic nanoparticles
针对标准DLVO理论描述离子型表面活性剂磁性胶体的局限性，通过修正范德华能发散并比较短程相互作用模型，发现更详细模型的蒙特卡洛模拟更符合理论预期，还揭示了粒径分散性的影响及能量扩展性偏差。
2025-04-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Sedimentation of strongly and weakly charged colloidal particles: Prediction of fractional density dependence
我们报告计算的减少沉降速度$U/U_{0}$在均匀的悬浮液中的强，弱电荷的胶体球作为一个功能的颗粒体积分数$ϕ$。对于低盐度的强电荷球的稀悬浮液，$U/U_{0}$很好地由具有分数指数$α=1/3$和参数$p\simeq 1.8$的参数形式$1-pϕ^α$表示，该参数基本上与宏离子电荷$Z$无关。这种非线性的体积分数依赖性可以定量地理解的有效硬球与$ϕ$依赖性的直径的模型。对于去离子溶剂中的弱电荷球，如果Petsev和Denkov给出的$α$的表达式[J.Colloid Interface Sci. 149，329（1992）]。我们进一步表明，该表达式的有效性范围仅限于非常小的值的$ϕ$和$Z$，这可能是不可访问的沉降实验。所提出的结果也可能适用于其他系统，如球形蛋白质或离子胶束。
1999-07-09 cond-mat.soft
A Cooperative Sequential Adsorption Model in Two Dimensions with Experimental Applications for Ionic Self-Assembly of Nanoparticles
纳米粒子的自组装是纳米技术中的重要工具，具有许多应用，包括薄膜、电子学和药物递送。我们从实验和理论两方面研究了离子纳米粒子在玻璃衬底上的沉积。我们的理论模型包括一个随机的合作吸附和蒸发过程中的二维晶格。通过探索胶体溶液中纳米颗粒的初始浓度与沉积在基底上的颗粒密度之间的关系，我们将我们的理论模型的沉积速率与浓度相关联。
2014-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structure and Osmotic Pressure of Ionic Microgel Dispersions
我们研究了离子微凝胶水分散体的结构和热力学性质，离子微凝胶是一种具有不寻常相行为的软胶体凝胶颗粒。从一个粗粒度的模型的微凝胶大离子作为带电的球体是可渗透的微离子，我们进行模拟和理论计算，使用两个互补的实现泊松-玻尔兹曼（PB）理论。在一个单组分模型中，基于有效的静电对相互作用的线性屏蔽近似，我们进行分子动力学模拟来计算大离子-大离子径向分布函数，静态结构因子和大离子对渗透压的贡献。对于同一模型，使用自由能的变分近似，我们计算了宏离子和微离子对渗透压的贡献。在一个球形细胞模型，它忽略了宏观离子的相关性，我们解决了非线性PB方程计算微离子分布和渗透压。通过比较PB理论的单组分和细胞模型的实现，我们证明了线性屏蔽近似是有效的适度带电的微凝胶。通过进一步比较细胞模型预测与模拟数据的渗透压，我们图表细胞模型的限制，在预测含盐分散体的渗透压。
2015-01-23 cond-mat.soft
Colloidal analogues of charged and uncharged polymer chains with tunable stiffness
在这里，我们描述了新的方法来生产胶体颗粒链的三个刚度制度，可以观察到在一个单一的颗粒水平上，也就是说，在水平上的单体组成的链，甚至可以观察到在浓缩系统中，而不使用分子示踪剂的链。这些方法依赖于以下：偶极相互作用诱导的外部电场结合长程电荷排斥组装成链的颗粒，和一个键合步骤，以确保颗粒保持组装成链，即使在外部场关闭。我们可以控制链条的长度和灵活性。此外，我们证明，我们的方法是普遍适用的，通过使用它来制备其他几种胶体聚合物，如嵌段共聚物链，这是由刚性和柔性链相结合，spherocylinders，这是由加热刚性链，和无规和全同立构链，这是由heterodimericparticle单体单元形成的。我们证明了带电链的灵活性可以从非常刚性（棒状）调整到半柔性（如在简化的聚合物模型的珠串）通过改变离子强度。原则上，该方法可用于任何类型的胶体颗粒。此外，我们的系统可以在折射率和密度方面进行匹配，因此可以在真实空间中进行批量测量。
2013-06-03 cond-mat.soft
Modeling deswelling, thermodynamics, structure, and dynamics in ionic microgel suspensions
离子微凝胶颗粒在良溶剂中溶胀至由静电力和弹性力的平衡确定的平衡尺寸。当拥挤时，离子微凝胶由于颗粒内外的微离子的重新分布而解胀。浓度依赖性的去溶胀影响微凝胶之间的相互作用，从而影响悬浮液的性质。我们提出了一个全面的理论研究拥挤效应的热力学，结构和动力学性质的弱交联离子微凝胶在良好的溶剂。微凝胶被建模为微离子和溶剂可渗透的胶体球与固定电荷均匀分布在聚合物凝胶骨架，其弹性和溶剂相互作用的自由能使用Flory-Reynner理论描述。两个平均场方法计算的拥挤依赖的微凝胶半径的影响，并结合计算的净微凝胶电荷表征的静电部分的有效微凝胶对电位，与电荷重整化占。利用此有效对势，计算了包括渗透压和微凝胶对分布函数在内的热力学和静态悬浮性质。后者用于我们计算动态悬浮特性，其中我们考虑了流体动力学相互作用。扩散和流变性能的结果，提出了在微凝胶浓度和电荷的范围内。我们发现，去溶胀温和地增强自我和集体扩散和渗透压，降低悬浮液粘度，并显着转移悬浮液结晶点到更高的浓度。本文提出了一种自下而上的方法，有效地计算拥挤的离子微凝胶的悬浮性能使用单粒子的特征。
2019-10-02 cond-mat.soft
Conformational switching of chiral colloidal rafts regulates raft-raft attractions and repulsions
膜介导的颗粒相互作用取决于颗粒本身的性质和它们悬浮的膜环境。实验表明，手性棒状夹杂物溶解在相反的手性胶体膜组装成胶体筏，这是有限大小的可重构液滴组成的一个大的，但精确定义的棒的数量。在这里，我们系统地调整手性的背景膜，并发现在非手性限制胶体筏获得从根本上新的结构特性和相互作用。特别是，筏可以在两个手性相反的状态之间切换，这极大地改变了膜介导的筏筏相互作用的性质。具有相同手性的筏具有长距离排斥，而具有相反手性的筏获得具有明确定义的最小吸引力。吸引力和排斥力的相互作用解释了一个连续模型，占膜的厚度和局部倾斜的组成杆之间的耦合。这些可切换的相互作用使组装成复杂的高阶结构的胶体筏与不寻常的对称性，包括稳定的四聚体集群和“离子微晶”的反扭曲域上组织的二进制正方形晶格。此外，单个筏的性质，如它们的大小，是由它们与其他筏的复合控制的。这些复杂的行为的出现可以合理化纯粹的通用耦合的棒状元素的流体的成分和取向顺序。因此，未揭示的原则可能与传统的脂质双层有关，其中高阶结构的组装也由复杂的膜介导的相互作用介导。
2019-02-09 cond-mat.soft
Interaction between like-charged polyelectrolyte-colloid complexes in electrolyte solutions: a Monte Carlo simulation study in the Debye-Hückel approximation
我们通过蒙特卡罗模拟研究了不同电荷的聚电解质-胶体复合物在电解质溶液中的有效相互作用。当短而灵活的双链吸附到分散在电解质溶液中的带相反电荷的胶体球上时，形成这些复合物。在我们的模拟中，与静电能相比，相邻单体之间的弯曲能很小，并且链一旦被吸附，就不与溶液交换，尽管它们在颗粒表面上重新排列以容纳进一步吸附的链或由于与相邻复合物的静电相互作用。相当出乎意料的是，当两个相互作用的粒子彼此接近时，表面电荷分布的重新排列总是产生反平行的偶极双峰，在等电点处反转它们的取向。这些发现清楚地排除了偶极-偶极相互作用对所观察到的复合物之间的吸引力相互作用的贡献，指出这种悬浮液不能被认为是偶极流体。在改变电解质的离子强度时，我们发现，为了观察由于电荷在其表面上的不均匀分布而引起的类似带电复合物之间的吸引力（“补丁吸引”），需要与胶体颗粒的尺寸相比短的屏蔽长度。另一方面，通过改变电荷/粒子的电荷比，在短的间隔，带电荷的聚电解质装饰（PD）粒子之间的相互作用，从纯粹的排斥性发展到强烈的吸引力。因此，复合物之间的有效相互作用的特征在于势垒，其高度取决于净电荷和其表面电荷分布的不均匀性。
2010-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Concentration-Dependent Swelling and Structure of Ionic Microgels: Simulation and Theory of a Coarse-Grained Model
我们研究了离子微凝胶悬浮液的溶胀和结构特性，在一个全面的粗粒度模型，结合了微凝胶的聚合物和胶体性质的渗透性，可压缩性，有效的粒子间相互作用所管辖的带电球体。该模型综合了交联聚合物凝胶的Flory-Reynner理论、有效弹性相互作用的Hertz连续体理论和密度相关的有效静电相互作用理论。实施该模型使用蒙特卡罗模拟和热力学微扰理论，我们计算平衡粒径分布，溶胀比，体积分数，净价，径向分布函数，静态结构因子作为浓度的函数。根据弹性和静电能量的总变化，接受或拒绝包括颗粒位移和尺寸变化的试验Monte Carlo移动。该理论结合了一阶热力学微扰和变分自由能近似。对于说明性的系统参数，理论和模拟在从稀到超出颗粒重叠的浓度范围内密切一致。随着浓度的增加，作为微凝胶deswell，我们预测的净价和不寻常的饱和对相关性的下降。去离子的PNIPAM颗粒的水悬浮液与实验数据的比较表明，粗粒度模型预测和解释测量的溶胀行为的能力。
2018-05-21 cond-mat.soft
Designing corrugated surfaces to guide colloidal self-assembly
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；PSL University（巴黎文理研究大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；Université Paris-Cité（巴黎 Cité 大学）
本研究通过双光子聚合设计胶体的各向异性波纹表面，调控耗竭诱导的选择性相互作用，实现多种胶体聚集体的可控制备，为功能软材料制备提供通用框架。
2026-09-04 cond-mat.soft
Foaming properties of protein/pectin electrostatic complexes and foam structure at the nanoscale
本文用泡沫扫描仪研究了果胶与一种球状蛋白质--油菜籽蛋白质的可溶性复合物的起泡性能、起泡能力和泡沫稳定性。作为补充，我们还使用了SANS与最近的方法，包括在SANS之间的类比泡沫和中子反射率的薄膜，以测量原位膜厚度的泡沫。分析了离子强度、蛋白质浓度和果胶的电荷密度对酶解的影响。尽管对于含有可溶性络合物的样品，泡沫稳定性得到改善，但对泡沫膜厚度没有注意到影响，无论样品如何，泡沫膜厚度几乎为约315 μ m。这些结果让我们指定的混合物中的每个物种的作用：游离蛋白质有助于发泡能力，提供的初始游离蛋白质含量在散装是足够的，以允许泡沫的形成，和可溶性复合物的存在下，在高原边界，这最终导致泡沫的稳定排水减慢。
2010-05-10 cond-mat.soft
Electric double layer of anisotropic dielectric colloids under electric fields
各向异性的胶体颗粒构成了一类重要的构建模块，用于由电场引导的自组装。这些结构单元的聚集由介电效应和双电层之间的相互作用引起的诱导偶极矩驱动。对于形状、电荷分布和介电性质各向异性的粒子，双电层的计算需要将离子动力学耦合到泊松求解器。我们应用最近提出的方法来解决这个问题的实验中使用的胶体在静态和随时间变化的电场。这使我们能够预测场强和频率对胶体性质的影响。
2016-02-10 cond-mat.soft
Phase behavior and rheology of sticky rod-like particles
我们从半柔性丝状fd病毒和温度敏感聚合物聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）构建胶体“粘性”棒。fd-PNIPAM体系的相图在高盐浓度和低温下变得与离子强度无关，即杆被聚合物空间稳定。然而，随着温度的升高，粘性棒的网络经历溶胶-凝胶转变。比较了fd和fd-PNIPAM悬浮液的粘弹性模量随温度的变化，并测定了离子强度对fd-PNIPAM溶液胶凝行为的影响。对于所有流体和固体样品，频率依赖的线性粘弹性模量可以缩放到通用的主曲线。
2008-11-05 cond-mat.soft
Bistable colloidal orientation near a charged surface
在特定方向上取向的各向异性颗粒可以充当人造原子和分子，并且它们的受控组装可以导致各种各样的有序结构。为此，我们展示了不带电的花生形聚苯乙烯胶体的取向转变，悬浮在非离子非质子极性溶剂，附近的平面，其电位是静态的或随时间变化的。带电表面涂有绝缘介电层以抑制电流。几个取向状态之间的过渡，如随机，正常或平行取向相对于表面，检查两种不同的胶体尺寸在低频（$\sim 10-350$ kHz）或静态场，并在小电势。在时变（AC）场中，详细的相图在电位-频率平面指示粒子之间的过渡平行或垂直于表面的报告。接下来，我们提出了在静态（DC）场，其中没有电渗流或其他流动的方向切换的第一个研究。胶体的静电能和引力能之和为双稳态，这一理论解释了两种胶体状态之间的可逆变化。两种状态下的胶体数量取决于外部电势、颗粒和溶剂的渗透率、颗粒纵横比以及与电极的距离。
2022-08-03 cond-mat.soft
Conformation of a Polyelectrolyte Complexed to a Like-Charged Colloid
我们报告的结果，从分子动力学（MD）模拟的构象的一个长的灵活的复合到一个带电的球，\textit{both negatively charged}，在存在的中和抗衡离子在强库仑耦合制度。这种配合物的结构对电子的电荷密度非常敏感。对于完全带电的聚合物，聚合物形成致密的二维“盘”，而对于部分带电的聚合物，单体散布在胶体表面上。一种机制，涉及的\textit{overcharging}的反离子的反离子，提出解释所观察到的构象。
2001-11-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Use of Superparamagnetic Nanoparticle/Block Copolymer Electrostatic Complexes as Contrast Agents in Magnetic Resonance Imaging
在过去的几年里，我们研究了纳米胶体和带相反电荷的聚合物之间的络合作用。研究的纳米胶体是离子表面活性剂胶束和无机氧化物纳米颗粒。对于聚合物，我们使用均聚电解质和嵌段共聚物与线性和梳状结构。通常，带相反电荷的物质之间的吸引相互作用很强，因此，简单混合含有分散组分的溶液会产生沉淀或相分离。我们已经开发出控制静电驱动吸引力和保持混合溶液稳定性的方法。通过这些方法，我们设计了新的核-壳纳米结构，例如用聚合物和氧化铁超顺磁性纳米颗粒获得的那些。在本报告中，我们表明，静电络合可用于定制新的功能化纳米粒子，我们提供的例子相关的生物医学应用领域的造影剂的磁共振成像。
2007-01-26 cond-mat.soft
Multiple Scale Reorganization of Electrostatic Complexes of PolyStyrene Sulfonate and Lysozyme
我们报告的SANS调查的潜在这些结构重组的复合物组成的溶菌酶和小PSS链的相反的电荷，如果溶液的物理化学条件改变后，它们的形成。具有高物质含量并且引入的电荷比[-]/[+]接近静电化学计量的溶菌酶和PSS的溶液的混合物导致宏观上稳定的悬浮液。它们在局部尺度上由半径约为100 μ m的致密球状原生复合体组成;在更高尺度上，它们以2.1维分形组织。我们首先表明，配合物的溶液的稀释，所有其他的物理化学参数保持不变，诱导宏观不稳定的解决方案，但不修改的结构的配合物在亚微米尺度。这表明复合物的胶体稳定性可以通过高浓度下网络中分形聚集体的互锁来解释：稀释不会破坏局部聚集体结构，但会破坏网络。我们表明，第二，盐的加入不会改变几乎冻结的内部结构的核心的初级复合物，虽然它确实鼓励增长的复合物，这些合并成更大的复合物盐部分屏蔽了两个初级复合物之间的静电排斥。这些较大的初级复合物保持聚集，分形维数为2.1。第三，我们发现，在形成[-]/[+]intro接近1的初级复合物后，添加PSS链直到[-]/[+]intro ~ 20，仅轻微改变初级复合物的内部结构。此外，与在一步混合程序中实现的合成（其中蛋白质在一系列[-]/[+]引入中解折叠）相反，蛋白质的天然构象保留在冷冻核心内。
2010-06-29 cond-mat.soft
pH Switchable Pickering Emulsions Stabilized by Polyelectrolyte Biosurfactant Complex Coacervate Colloids
聚电解质-表面活性剂复合物（PESC）长期以来一直用作水包油（o/w）乳液稳定剂，但从未用于提供皮克林效应的胶体复合凝聚层结构中。PESC的复合状态可能使它们不适合o/w Pickering乳化剂，而这需要胶体结构与稳定性、两亲性和润湿性之间的平衡。在这里，我们假设PESC凝聚是有效的皮克林稳定剂。而不是经典的表面活性剂，我们采用槐脂（SL）生物表面活性剂，非典型的阴离子/中性刺激响应性生物表面活性剂。尽管它们具有可调的电荷和温和的两亲性，但它们可以与阳离子/中性聚电解质（壳聚糖、CHL或聚-L-赖氨酸、PLL）组合使用以形成PESC凝聚层，用于开发生物基的、但也是pH可切换的Pickering乳液SL-CHL（或SL-PLL）复合凝聚层的水溶液用十二烷乳化。低温条件下的共聚焦激光扫描显微镜和扫描电子显微镜（cryo-SEM）证实了Pickering效应，而光学显微镜和振荡流变学分别评估了乳液形成和相对粘弹性。SL-CHL和SL-PLL PESC仅在复凝聚的pH区域内稳定o/w乳液，直到$Φ$油为0.7（6 < pH < 9）：在此范围之外，发生相分离。流变学显示出典型的固体状响应和施加大变形后的机械恢复。CLSM和cryo-SEM突出了与油/水界面的复合凝聚相关联的胶体结构，并提出了Pickering效应。这些发现证明了PESC凝聚层的皮克林效应以及使用生物基和生物相容性组分的可…
2021-05-07 cond-mat.soft
Self-assembly of spherical interpolyelectrolyte complexes from oppositely charged polymers
研究了在电解质中带相反电荷的聚合物缔合形成互穿复合物的过程。带电荷的聚合物是线性带相反电荷的聚电解质，可能具有中性嵌段。这导致复合物具有带电荷的核心，以及更稀的悬挂链或环（花状结构）的电晕。复合物的平衡聚集数（聚阳离子m+和聚阴离子m-的数量）通过最小化相关的自由能泛函来确定，其中的库仑贡献在泊松-玻尔兹曼理论中计算出来。复合物可被视为胶体，其可渗透微离子物质，包括盐。我们发现，络合过程可以是高度具体的，引起非常本地化的组成空间（m+，m-）中的尺寸分布。
2012-04-25 cond-mat.soft physics.bio-ph
Superstructures par agrégation contrôlée de nanocolloïdes: caractérisation structurale par diffusion de neutrons aux petits angles et simulation numérique
胶束或带电纳米粒子与中性电荷嵌段共聚物在水溶液中的络合导致形成胶体超结构，也称为“胶体络合物”。它们的主要兴趣在于其尺寸的单分散性和其稳定性的增加。在这篇综述中，结构表征的动态光散射，低温透射电镜，小角中子散射。小角中子散射的结果进行了分析，使用数值模拟-蒙特卡罗或反向蒙特卡罗（RMC）。这种模拟有助于显示胶体超结构的不同模型之间的兼容性，以及实验。我们的研究结果使我们能够提出一个通用的结构复杂的胶体，由一个密集的核心相互作用的胶体，桥接的dielectric块，和一个水合冠。我们已经表明，这样的超结构系统地形成在这些系统中，无论是胶束或纳米粒子，不同的共聚物，和不同的电荷。案文是法文的。
2011-02-01 cond-mat.soft
Non-equilibrium dynamics of a confined colloidal bilayer in planar shear flow
利用布朗动力学（BD）模拟，我们研究了剪切流对受限于狭缝孔中的带电胶体系统的结构和动力学性质的影响。我们的模型包括球形微离子通过Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）和软球势相互作用。DLVO参数根据在低离子强度的溶剂中的中等带电的二氧化硅颗粒（具有化合价Z $\sim$ 35）的系统来选择。在所考虑的限制条件下，胶体形成两个明显的层。在本研究中，我们调查剪切诱导的过渡层中的平移顺序和动力学，包括平移扩散的讨论。特别是，我们表明，在剪切熔化状态下的扩散可以描述一个分析模型，涉及一个单一的剪切驱动粒子在谐波陷阱。我们还探讨了锯齿形运动的出现，其特征在于在涡度方向的层中的粒子的时空振荡。最近在厚得多的胶体膜的实验中也观察到了类似的行为。
2013-05-31 cond-mat.soft physics.comp-ph
Enhanced phoretic self-propulsion of active colloids through surface charge asymmetry
该研究发现表面电荷不对称性可为产离子的化学活性胶体带来新的自泳模式，建立了定量计算相关纳米颗粒自推进速度的理论框架，为优化离子介质中活性胶体的自推进提供了新思路。
2023-05-01 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Agglomeration and filtration of colloidal suspensions with DVLO interactions in simulation and experiment
滤饼过滤是一种广泛使用的固液分离工艺。然而，纳米多孔滤饼的高流动阻力显著降低了该方法的效率。滤饼的结构和渗透性取决于作用在颗粒上的压缩载荷、颗粒尺寸和颗粒的团聚。后者由悬浮液的粒子电荷和离子强度决定，如Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）理论所述。本文提出了一种结合随机旋转动力学（SRD）和分子动力学（MD）的方法来模拟滤饼的形成。模拟进一步深入了解了滤饼结构对颗粒团聚的依赖性，这在实验上无法获得。的渗透性，研究与格子玻尔兹曼（LB）模拟的流动通过离散的蛋糕，取决于颗粒的大小和孔隙率，从而对团聚的颗粒。我们的结果同意定性与实验数据从胶体勃姆石悬浮液。
2010-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
