Morphology and mobility of synthetic colloidal aggregates
在连续质量和动量传递体系中，研究了分形聚集体的几何和动力学性质之间的关系。通过簇-簇聚集算法生成合成聚集体。对它们形态特征的分析表明，分形维数是对团簇大尺度结构的描述，而分形前因子是团簇局部结构的指示。对于一个常数的分形维数，前因子也成为一个集群的形状各向异性的指标。通过解拉普拉斯方程确定的分子-聚集体碰撞率计算定向平均聚集体的流体动力学半径。提出了一个集料流体动力学半径与其回转半径和初级颗粒数之间的经验关系式。建议的表达式只依赖于几何量，独立的统计（整体平均）属性，如分形维数和前因子。各种分形聚集体的流体动力学半径的预测是在非常好的协议与其他方法和文献值的预测。还计算了聚集体动态形状因子和DLCA单体流体动力学屏蔽因子。
2013-11-12 cond-mat.soft
Role of evaporation rate on the particle organization and crack patterns obtained by drying a colloidal layer
--通过干燥胶体层来制造固体薄膜的一个科学障碍是防止它们破裂。本文研究了胶体液体的干燥速率如何影响在纳米尺度上的颗粒堆积与在宏观尺度上观察到的裂纹图案的相关性。提高干燥速率会导致更有序、更致密的固体结构，干燥后的样品会有更多的裂纹。然而，在干燥过程中引入保持时间（在规定的时间点）会导致更无序的固体结构，裂纹明显减少。为了解释这些观察结果，本文阐明了较长的干燥方案有利于聚集体的形成。进一步认为，随着干燥速率的降低，聚集体的数量和尺寸增加。从颗粒堆积的观点来看，这导致形成更无序的多孔膜，从宏观尺度的观点来看，这导致形成更耐受的膜，即更少的裂纹。
2016-02-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Computational assessment of an effective-sphere model for characterizing colloidal fractal aggregates with holographic microscopy
我们进行模拟，以评估最近的实验技术，使用在线全息显微镜和有效球模型来测量人口平均分形维数$D_f$的合奏胶体分形聚集体。在该技术中，基于均匀球体的Lorenz-Mie散射的模型被拟合到分形聚集体的群体的数字全息图，以确定聚集体的有效折射率$n_{eff}$和有效半径$a_{eff}$。基于Maxwell Garnett有效介质理论的$n_{eff}$和$a_{eff}$之间的比例关系然后确定$D_f$。在这里，我们使用一个多球叠加代码来计算精确的全息图所产生的可调分形维数$D_f$的聚集。我们发现，$n_{eff}$和$a_{eff}$变得不太敏感的聚集体取向作为$D_f$增加。我们还表明，麦克斯韦加内特标度关系正确地确定$D_f$在10.5\%，当多次散射是可以忽略的，人口平均的决定系数$\langle R^2\rangle_p > 0.6$，表明全息图是很好地描述了有效球模型。
2019-06-26 cond-mat.soft physics.optics
Breakup of dense colloidal aggregates under hydrodynamic stresses
流动诱导的胶体颗粒聚集导致具有相当高的分形维数（）的聚集体，这是直接负责观察到的剪切分散体的流变性能。我们解决的问题，随着流体动力学应力的增加，作为解体的后果，通过补充实验在多通拉伸（层流）流装置的一个mechanics模型的聚集体尺寸的减少。证据表明，只要内部密度衰减与线性尺寸内的聚集体（由于分形）是不可忽略的（至于），这施加了很大的限制，流体动力学破碎过程相比，非分形聚集体（临界应力几乎是大小无关）。这是由于这样一个事实，即打破一个分形对象导致更密集的分形，更好地承受压力。在湍流中，考虑到湍流度，与层流情况相比，仅引入了一个小偏差，而模型预测与文献中的实验同样吻合良好。我们的研究结果总结在一个图中的破碎指数（管理的大小与应力缩放）作为分形维数的函数。
2009-06-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Restructuring of colloidal aggregates in shear flow: Coupling interparticle contact models with Stokesian dynamics
介绍了一种将颗粒间接触模型与斯托克斯动力学（SD）耦合的方法来模拟流动条件下的胶体聚集体。接触模型模拟了团簇内颗粒之间的内聚连接的弹性和塑性行为。因此，簇可以在低应力下保持它们的结构，而在足够高的应力条件下可能发生重构甚至断裂。SD是一种有效的方法来处理的长期和多体的水动力相互作用的低雷诺数流动的性质。利用这一耦合模型，研究了剪切力逐步增加条件下胶体聚集体的结构重组。不可逆的压实发生由于流体动力学应力的增加对集群。结果表明，大部分分形团簇被压实成棒状堆积结构，而其他分形团簇则表现为各向同性压实。
2012-12-17 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
On the build-up of effective hyperuniformity from large globular colloidal aggregates
本文通过短程吸引与长程排斥势的三维流体模型研究胶体絮凝成大型球形团簇的过程，发现系统在中等或低温下形成团簇玻璃态并抑制大波长密度涨落，从而表现出有效无序超均匀性。
2025-02-08 cond-mat.soft
Crossover from three- to six-fold symmetry of colloidal aggregates in circular traps
在足够低的温度和高密度下，二维（2d）的排斥性球形粒子形成具有六重对称性的紧密堆积结构。相比之下，当粒子间相互作用具有吸引的各向异性分量时，该结构可以表现出相互作用的对称性。本文研究了二维圆形势阱中球形粒子通过各向同性排斥势和三重对称吸引势相互作用的悬浮体系。我们发现，由于粒子间和外部电位之间的竞争，粒子自组织成三重或六重对称的结构，这取决于陷阱的宽度。对于中间阱宽度，形成核-壳结构，其中核具有六重对称性，并且壳是三重对称性。当陷阱的宽度随时间周期性变化时，胶体结构的对称性也发生变化，但不一定遵循相应的静态陷阱的对称性。
2018-09-12 cond-mat.soft
Dynamics of colloidal aggregation in microgravity by critical Casimir forces
利用临界Casimir力，研究了微重力条件下扩散受限胶体聚集的吸引强度依赖性。通过近场散射，我们测量的静态和动态结构因子的聚集体的聚集过程的演变。在理想的微重力条件下的静态和动态结构因子的同时测量，使我们能够唯一地确定的流体动力学和回转半径的比例作为集合体的分形维数的函数，使我们能够阐明的内部结构的聚集体作为相互作用的潜力的函数。我们发现，质量是均匀分布在所有对象的分形维数范围从2.55为浅到1.75为最深的潜力。
2013-04-26 cond-mat.soft
Impact of non-reciprocal interactions on colloidal self-assembly with tunable anisotropy
本研究通过二维布朗动力学模拟，探究非互易相互作用对具有可调各向异性的被动胶体系统自组装的影响，发现非互易性可诱导有效推进、改变团簇形态与稳定性，帮助系统克服动力学势垒。
2024-07-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flash Colloidal Gold Nanoparticle Assembly in a Milli Flow System: Implications for Thermoplasmonic and for the Amplification of Optical Signals
在水中接触的有限数量的纳米晶体的组装和稳定可以使每单位材料的光吸收最大化。在应用中利用的一些局部等离子体性质，例如光热和光信号放大，也将被最大化，这在以较低成本大量生产纳米结构的角度是重要的。主要的锁是使带电粒子紧密接触需要电荷被屏蔽/抑制，这导致快速形成微米聚集体。在这篇文章中，我们表明，包含少于60个颗粒接触的聚集体可以获得与湍流混合器和流动反应器组成的毫流系统。该过程允许在聚集过程开始后的毫秒时间停止快速非平衡胶体聚集过程，这允许控制聚集数。作为一个案例研究，我们考虑了柠檬酸盐包覆的金纳米粒子（NP）和AlCl 3在水中的快速混合，以启动由扩散控制的快速聚集。使用第二混合器注射聚阳离子溶液允许我们在反应时间后通过形成过度充电的阳离子聚集体来阻止聚集过程。我们在几秒钟内获得了由颗粒聚集体组成的几毫升的稳定分散体。我们的主要结果是表明，它是可以掌握的平均聚集数之间的2和60 NP每个聚集体通过改变反应时间在10 ms和1 s之间。
2022-05-03 cond-mat.soft
Structure of interacting aggregates of silica nanoparticles in a polymer matrix: Small-angle scattering and Reverse Monte-Carlo simulations
通过胶体纳米颗粒增强弹性体是一个重要的应用，其中需要了解微观结构-并且如果可能的话控制-如果希望调节宏观机械性能。这里的三维结构的大聚集体的纳米二氧化硅颗粒嵌入软聚合物基体是由小角中子散射。实验上，拥挤的环境导致强增强诱导聚集体之间的强相互作用，这在散射中产生突出的相互作用峰。我们建议通过在一个经典的胶体结构因子描述聚集体相互作用和聚集体形状因子确定的反向蒙特卡罗技术的分解的装置来分析总信号。这一结果为弹性体中聚集体的形状及其复杂的相互作用提供了新的见解。为了比较，分形模型的聚集体散射也进行了讨论。
2007-05-22 cond-mat.soft
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
Hydrodynamics in bridging and aggregation of two colloidal particles in a near-critical binary mixture
我们调查桥接和聚集的两个胶体颗粒在近临界二元混合物中的流体远离颗粒的共存（CX）曲线之外，是丰富的组分不利于胶体表面时。在这种情况下，吸附诱导的相互作用增强，导致颗粒的桥接和聚集。我们首先通过改变温度并保持一定的粒子间距来实现桥接，其次通过让两个粒子聚集来实现桥接。粒子间的吸引力在桥接时显著增加。动力学由胶体表面周围的流体动力学流动控制。聚集时，吸附层随颗粒运动，在窄间距处发生挤压。我们使用最近的局部泛函理论[J. Chem. Phys. 136，114704（2012）]考虑了由于临界涨落引起的重正化效应。
2015-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Arrested coalescence of multicellular aggregates
已知多细胞聚集体表现出液体样性质。两个细胞聚集体的融合过程通常被研究为两个粘性液滴的聚结。然而，组织是复杂的材料，并且可以表现出粘弹性行为。众所周知，弹性效应可以防止两个液滴的完全融合，这种现象被称为聚结停滞。在这里，我们报告的干细胞聚集体中存在这种现象，并提供了一个理论框架，同意与实验。此外，基于代理的模拟表明，细胞突起活动控制的固体到流体的相变，揭示逮捕聚结可以发现在附近的一个unjamming过渡。通过对熔融过程的动力学分析，结合纳米压痕测量，得到了聚集体的有效粘度、剪切模量和表面张力。更一般地说，我们的工作提供了一个简单，快速和廉价的方法来表征粘弹性材料的机械性能。
2021-05-27 cond-mat.soft q-bio.TO
A tangential force model for interactions between bonded colloidal particles
最近，Pantina和Furst（Phys.Rev.Lett.，94（13），138301，2005）实验证明，在结合的胶体颗粒之间存在切向力，并且胶体颗粒之间的结合能够支撑弯曲力矩。我们介绍了一个模型，用于计算机模拟，描述这些切向相互作用。我们展示了如何从实验数据中确定模型参数。使用该模型的模拟能够再现Pantina和Furst的测量。将该模型应用于具有分形结构的骨料，比仅使用经典方法更接近实际。
2008-10-14 cond-mat.soft
Porous crystals in charged sphere suspensions by aggregate-driven phase separation
本研究通过光学显微镜观察带电胶体悬浮液，发现聚集体驱动的相分离可形成多孔晶体，其稳定性与慢速生长的纯相晶体相当，为多孔材料制备提供新路径。
2023-06-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Aggregation of colloidal nanoparticles in polymer matrices
本文综述了我们最近对一种特殊类型纳米复合材料的结构和力学性能的一些研究。在二氧化硅-胶乳体系中，具有二氧化硅夹杂物的胶乳膜由两种组分的胶体溶液形成。在溶液干燥期间，可以通过溶液的物理化学性质来控制二氧化硅域的形成。可以生成嵌入聚合物基质中的定义明确的二氧化硅聚集体，并且所得纳米复合材料的机械性能已被证明与平均结构直接相关。
2005-10-19 cond-mat.soft
Colloidal layer deposition with a controllable number of layers and compositional order
Birla Institute of Technology and Science Pilani（比拉理工学院皮拉尼分校）；Université Libre de Bruxelles (ULB)（布鲁塞尔自由大学）
本文设计了一种二元悬浮液与表面结合的系统，通过DNA寡聚物调控胶体自组装，实现可控层数和组分有序的胶体聚集。
2026-09-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Dynamics of colloidal particles in ice
我们使用X射线光子相关光谱（XPCS）探测多晶冰中胶体颗粒的动力学。在冷冻过程中，树枝状冰形态和从冰中排斥颗粒产生了高颗粒密度的区域，其中一些胶体被迫接触并形成无序聚集体。我们发现，在这些高密度区域的粒子进行弹道运动耦合拉伸和压缩的强度自相关函数的指数衰减，粒子的特征速度随温度的增加。我们解释这种行为的冰晶界迁移。
2010-12-31 cond-mat.soft
Statistical Mechanics of DNA-Mediated Colloidal Aggregation
我们提出了一个统计力学模型的聚集在胶体系统与DNA介导的相互作用。我们用DNA的杂化自由能$ΔG$和两个依赖于模型的性质：平均DNA桥数$\left< N\right>$和有效DNA浓度$c_{eff}$，得到了两粒子结合能的一般结果.我们计算这些参数为一个特定的DNA桥接方案。所有的$n$ -聚体，包括无限的聚集体的分数，被证明是一个单一的参数直接相关的两粒子结合能的通用功能。我们明确地考虑到部分遍历性的问题所产生的缓慢的DNA结合-解结合动力学，并引入的概念的角度定位的DNA连接。通过这种方式，我们得到了DNA热力学和DNA胶体系统中的整体聚集和熔化性质之间的直接联系。该理论的结果被证明是在定量协议与最近的两个实验与微米和纳米尺寸的颗粒。PACS编号：81.16.Dn、82.20.Db、68.65.- k，87.14.Gg
2007-02-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Size matters more than packing in bimodal colloidal gel compositions
Northeastern University（东北大学）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
研究双峰胶体凝胶，发现中等尺寸差异下粒子尺寸对其结构尺度和力学响应的控制作用强于局部堆积。
2026-08-18 cond-mat.soft
Particle-scale modeling of the drying characteristics of colloidal suspensions
本研究构建颗粒尺度模型，结合朗之万动力学模拟与渗透阻力评估，揭示颗粒间吸引性相互作用形成聚集体可抑制干燥速率下降，为预测和控制胶体悬浮液干燥特性提供途径。
2022-01-31 cond-mat.soft
Hierarchical Self-Assembly of Asymmetric Amphiphatic Spherical Colloidal Particles
从哑铃FCC晶体，我们研究的自组装路径的两亲性，球形胶体粒子的疏水区域的大小的函数，使用分子动力学模拟。具体来说，我们分析了如何本地粒子间的相互作用与最终的自组装聚集体，以及它们如何影响结构形成的动力学途径。我们提出了一个详细的图表，分离了我们发现的不同大小的疏水区域的许多相，并揭示了一个狭窄的区域，在那里颗粒自组装成中空的，多面的笼子，可能会发现有趣的工程应用。
2009-08-21 cond-mat.soft
Dark Field Differential Dynamic Microscopy enables the accurate characterization of the roto-translational dynamics of bacteria and colloidal clusters
具有各向异性形状的微米和纳米级物体是各种生物系统和惰性复杂材料的关键组成部分，并且代表了新型自组装策略的基本构建块。它们的热运动的时间尺度由它们的平移和旋转扩散系数设定，对于具有小光学对比度的相对大的颗粒，其测量可能变得困难。在这里，我们表明，暗场微分动态显微镜是理想的工具，探测旋转平移布朗运动的形状各向异性颗粒。我们证明了我们的方法，成功地应用于非运动细菌和球形颗粒的胶体聚集体的水分散体。
2017-10-16 cond-mat.soft
Generic model for tunable colloidal aggregation in multidirectional fields
基于二维布朗动力学的计算机模拟，我们研究了多个外场诱导的具有定向相互作用的胶体粒子的聚集情形。为此，我们提出了一个模型，它允许连续变化的粒子相互作用，从点偶极像补丁一样（四个补丁）。我们发现，作为这种变化的结果，在低密度和温度下发生的非平衡聚集从传统的扩散限制簇聚集（DLCA）转变为涉及旋转键的光滑DLCA;这是伴随着明显的变化的基础晶格结构的聚集体从正方形到六边形有序。随着温度的升高，我们发现了一种向流体相的转变，这与简单的平均场密度泛函理论的结果一致。
2015-05-07 cond-mat.soft
Angular resolved light scattering from micron-sized colloidal assemblies
在长度尺度上具有与可见光波长相当的结构相关性的无序晶体表现出复杂的光学性质。这种材料存在于自然界中，导致美丽的结构非虹彩颜色，它们也越来越多地用作光学材料和涂层的构建块。在这篇文章中，我们研究了微米级无序胶体组装体的单次散射性质。聚集体作为结构着色的超粒子或作为宏观光子玻璃的构建块。我们目前的微分散射和运输截面的实验数据。我们展示了如何适应现有的宏观模型来描述从弱散射极限之外的小胶体组件的散射，并进入洛伦兹-米氏制度。
2020-12-29 cond-mat.soft physics.optics
An active approach to colloidal self-assembly
在这篇综述中，我们讨论了自推进胶体颗粒的自组装的最新进展，并强调了一些最令人兴奋的结果，在这一领域的干活性物质的具体重点。我们通过胶体构建块的复杂性的镜头来探索这种现象。我们首先考虑各向同性球形粒子的行为。然后，我们讨论的情况下，两亲性和偶极Janus粒子。最后，我们展示了如何的胶体的几何形状和/或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，并建议可能的策略，如何利用活动作为一个可调的驱动力自组装。活性胶体的独特性质为下一代功能性环境传感微结构的设计提供了希望，这些微结构能够以自主和有针对性的方式执行特定任务。
2021-02-23 cond-mat.soft
Discrete state model of a self-aggregating colloidal system with directional interactions
本文受马尔可夫状态模型启发，针对正交电磁场中的自聚集胶体系统提出一种粗粒化离散态模型，描述多聚集体同时形成与演化过程，并通过粒子解析模拟验证了其预测的准确性。
2024-12-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembled structures of colloidal dimers and disks on a spherical surface
通过Monte Carlo（MC）计算机模拟，研究了客体粒子存在下两亲性二聚体二元混合物模型在球面上的自组装。所有的粒子都有一个硬核，但二聚体的一个单体也通过短程吸引势与客体粒子相互作用。我们观察到的各种形状的聚集体的形成作为混合物的组成和客体颗粒的大小的函数。我们的MC模拟是对胶体聚集在弯曲表面上的实验的微观理解的又一步，如油滴。
2021-06-10 cond-mat.soft physics.comp-ph
Elasticity-mediated Morphogenesis in Interfacial Colloidal Assemblies
Raman Research Institute（拉曼研究所）
研究揭示了颗粒弹性在界面胶体非平衡结构组织中的关键作用，通过自组装过程展示弹性介导的形态发生机制。
2026-03-07 cond-mat.soft physics.app-ph
Hierarchical self-assembly of anisotropic colloidal platelets
在颗粒间相互作用水平上的各向异性为颗粒提供了用于目标结构的自组装的特定指令。合成非球形胶体的能力，以及通过适当放置的相互作用位点控制颗粒结合模式的可能性，如今正在扩大材料设计的领域。我们考虑一个模型的各向异性胶体血小板与规则的菱形形状和两个有吸引力的网站放置沿相邻的边缘，我们运行蒙特卡罗模拟在二维调查的两个阶段的组装这些单位成具有良好定义的对称性的集群，随后，扩展晶格。我们的重点是如何网站定位和网站网站的吸引力强度可以调整，以获得胶束聚集体是足够强大的，连续进行到第二阶段的组装从稀疏的集群到一个稳定的六方晶格。
2020-01-02 cond-mat.soft
Nematohydrodynamics for Colloidal Self-Assembly and Transport Phenomena
我们研究了向列型液晶填充的微流体通道中的胶体颗粒，并展示了颗粒和通道壁之间的弹性相互作用如何导致与传统微流体相比不同的颗粒动力学。对于静态颗粒，在不存在流场的情况下，颗粒表面上的指向矢取向经历从均匀到垂面锚定的快速转变，作为锚定强度和颗粒尺寸的函数。在存在流场的情况下，除了颗粒上的流体粘性应力之外，由于锚定条件而施加向列相诱导的弹性应力。所产生的力被示出提供基于尺寸的分离单个颗粒的可能性。对于多粒子系统，粒子间相互吸引力引起粒子间相互吸引力，粒子聚集并重新定向。这些结果说明了如何耦合向列流体动力学效应可以影响流动性和空间重组的胶体颗粒在微流体应用。
2017-07-18 cond-mat.soft
How rigidity percolation and bending stiffness shape colloidal gel elasticity
本文研究了胶体凝胶弹性的涌现机制，发现凝胶化由刚性渗流转变主导，并在统一框架下准确预测了不同条件下凝胶的弹性模量和振动性质。
2025-04-28 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
Laser beam filamentation in fractal aggregates
研究了连续激光束在胶体悬浮液和分形凝胶等软物质中的传播。由电致伸缩驱动的过程受到材料特性的强烈影响，材料特性通过静态结构因子考虑，并且对灯丝的统计有影响。
2006-09-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft nlin.PS
One-dimensional cluster growth and branching gels in colloidal systems with short-range depletion attraction and screened electrostatic repulsion
我们报告了一个简单的模型，带电胶体颗粒悬浮液与小的非吸附性聚合物广泛的数值模拟。所选择的有效的单组分相互作用势是由一个短程吸引的Yukawa排斥尾补充部分。我们专注于屏蔽长度与颗粒半径相当的情况。在这些条件下，在低温下，颗粒局部聚集成准一维聚集体，其通过支化机制形成宏观膨胀凝胶结构。我们讨论了凝胶的形成，并将其与较长的屏蔽长度的情况下，以前的研究表明，逮捕是由一个汤川玻璃的球形集群的方法驱动。我们比较了我们的结果与最近的实验工作带电胶体悬浮液[A。I. Campbell { \it等} cond-mat/0412108，物理修订版Lett.出版中]。
2005-06-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Rheo-acoustic gels: Tuning mechanical and flow properties of colloidal gels with ultrasonic vibrations
胶体凝胶，其中纳米级颗粒聚集成弹性但脆弱的网络，是结合特定光学，电学和机械性能的材料的核心。由于外部刺激，实时定制胶体凝胶的粘弹性特征目前似乎是“智能”软材料设计中的一个主要挑战。在这里，我们介绍“流变声学”凝胶，一类材料，是敏感的超声波振动。通过使用流变学和结构表征的组合，我们的证据和量化的三个广泛不同的胶体凝胶提交超声波振动（亚微米振幅和频率20-500 kHz）的强烈软化。这种软化归因于凝胶网络内的微米级裂纹，一旦关闭振动，根据声强度，这些裂纹可能会或可能不会完全愈合。超声振动进一步显示出显着降低凝胶屈服应力和加速剪切诱导流化。超声波辅助流化动力学似乎是由一个有效的温度，取决于声强度。我们的工作开辟了一条道路，通过超声振动的弹性和流动性能的全面控制，以及未来的理论和数值模拟这样的流变声学凝胶。
2020-02-12 cond-mat.soft
A double rigidity transition rules the fate of drying colloidal drops
本文通过宏观成像与微观动力学测量研究干燥胶体液滴，发现超过蒸发速率阈值后液滴先后经历可逆玻璃化转变和永久颗粒聚集两种刚性转变，并据此提出统一状态图。
2023-08-30 cond-mat.soft
Formation of stable aggregates by fluid-assembled solid bridges
当胶态悬浮液干燥时，毛细管压力可能压倒排斥性静电力，聚集在热平衡之外的聚集体。这个鲜为人知的过程赋予许多地质和工业材料内聚强度。在这里，我们观察蒸发驱动的天然和合成颗粒的聚集，探测其稳定性下再润湿，并使用原子力显微镜测量结合强度。内聚在常见的长度尺度（~ 5 μ m）下产生，其中颗粒间吸引力超过颗粒重量。在多分散混合物中，较小的颗粒在收缩的毛细桥内凝聚，在较大的颗粒之间建立稳定的“固体桥”。这种动态在尺度上重复，形成非常强大的等级集群，其凝聚力来自粒度而不是矿物学。研究结果有助于了解和控制天然土壤和合成材料的稳定性。
2019-07-03 cond-mat.soft physics.geo-ph
Microstructure of polydisperse colloidal gels
University of California at Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Emory University（埃默里大学）
研究通过共聚焦显微镜观察多分散胶体凝胶的微结构，发现颗粒尺寸分布影响凝胶的刚性和稳定性，较大颗粒在四面体结构中占比高，表明其在提供结构刚性方面的作用。
2025-12-18 cond-mat.soft
Role of particle aggregation on the structure of dried colloidal silica layers
胶体干燥的过程在包括光子学或生物技术在内的许多领域中让位于粒子自组装。然而，在干胶体层中驱动最终颗粒排列的机制和条件仍然难以捉摸。在这里，我们研究了干燥速率如何选择在四个不同的二氧化硅纳米球悬浮液中的厚干燥层的纳米结构。取决于颗粒尺寸和分散性，在干燥表面处发生无定形排列、结晶排列或速率依赖的无定形到结晶转变。在两种最多分散的悬浮液中观察到无定形排列，而当分散度较低时发生结晶。与直觉相反，在后一种情况下，较高的干燥速率有利于颗粒的有序化。为了补充这些测量并评估层的整体性能，进行了层孔隙率测试。对于本文研究的所有悬浮液，更快的干燥产生更致密的干燥层。结晶表面排列意味着大体积分数（$\sim$ 0.65），而在具有低（低至$\sim$ 0.53）或高（$\sim$ 0.65）体积分数的层中可以观察到非晶排列。最后，我们证明，通过有针对性的额外的实验和SAXS测量，层的包装结构主要是由聚集体的形成和随后的包装，而不是由布朗扩散和对流之间的竞争。这突出表明，除了Peclet数之外，还应考虑第二个无量纲比率，即蒸发时间尺度上的聚集。
2020-12-10 cond-mat.soft
A numerical toy model of Langevin dynamics provides real-time visualization of colloidal microdroplet evaporation
提出一种GPU加速的Langevin动力学玩具模型，可实时模拟蒸发微滴中多类型纳米粒子聚集，并经电动阱实验与SEM验证。
2025-01-08 cond-mat.soft physics.ao-ph physics.comp-ph
Multi-angle holographic characterization of individual fractal aggregates
全息颗粒表征使用全息显微镜数据的定量分析来精确和快速地测量单个胶体球在其原生介质中的直径和折射率。当这种技术应用于非均匀或非球面颗粒时，测量的直径和折射率代表包围每个颗粒的有效球体的特性。连续球分析已成功地应用于分形聚集体的人口，产生一个整体的人口作为一个整体的分形维数。在这里，我们证明了全息表征也可以测量一个单独的分形集群的分形维数，通过探测它的有效直径和折射率的变化，因为它经历旋转扩散。这一过程从多个角度探测团簇的结构，因此构成了一种断层扫描形式。在这里，我们证明和验证非球面粒子的全息图的有效球的解释，通过在一系列条件下生长的二氧化硅纳米粒子的聚集体的实验研究。
2022-09-22 cond-mat.soft physics.optics
Translational and rotational Brownian displacements of colloidal particles of complex shapes
我们在[J. Chem. Phys. 142，214902（2015）和144，076101（2016）]中推导了任意形状粒子的平移和旋转布朗位移的时间相关互相关的精确解析表达式。在这项工作中，他们被应用于构建一种方法来分析任意形状的颗粒的布朗运动，并准确地提取自扩散矩阵的测量的互相关，这反过来又允许获得一些信息的颗粒结构。作为一个例子，我们应用我们的新方法来分析的实验结果D。J. Kraft等人，用于微珠的微米级聚集体[Phys.Rev.E88，050301（R）（2013）]。我们明确地表明，我们的程序，在整个时间范围内的时间依赖性的互相关的测量的基础上，允许确定的自扩散（或替代摩擦矩阵）具有更高的精度比仅基于其初始斜率的方法。因此，互相关的分析时间依赖性作为一个有用的工具，从轨迹测量中提取有关颗粒结构的信息。
2018-10-08 cond-mat.soft
Complex Self-Assembly from Simple Interaction Rules in Model Colloidal Mixtures
通过较小块的自组装来构建具有层次秩序的结构不仅是自然的特权，而且是设计具有定制功能的人造材料的策略。我们探讨在模拟的自发组装胶体粒子到扩展的结构，使用球体和大小不对称的二聚体作为溶质粒子，同时处理溶剂隐式。除了刚性核心的所有粒子，我们假设一个有效的短程吸引力之间的领域和小单体，以促进，通过基本规则，二聚体介导的聚集领域。从一个完全无序的配置，我们遵循系统在低温和低密度的演化，作为两个物种的相对浓度的函数。当球体和大单体的大小相同时，我们观察到球体的细长聚集体的出现，无论是断开连接还是交联，以及结晶双层。随着球体变大，自组装的情况发生了变化，随着具有晶体有序性的柔性膜片和单层囊泡的加入，整体上变得更加丰富。有了这种广泛的结构，我们的模型可以作为一个可行的模板，以实现更好地控制自组装在稀释悬浮液中的微米级颗粒。
2020-02-14 cond-mat.soft physics.chem-ph
Beads on a string: Structure of bound aggregates of globular particles and long polymer chains
悬浮液的宏观性质，例如由球状颗粒组成的悬浮液（例如，胶体或大分子），可以通过控制颗粒的平衡聚集来调节。我们研究如何聚集-因此，宏观性能-可以控制在一个系统组成的球状颗粒和长，灵活的聚合物链，可逆地结合到另一个。我们基于一个最小的统计力学模型的一个单一的聚集体，其中的聚合物链被视为理想的或自避免的，此外，球状颗粒被采取相互作用，通过排除体积排斥。此外，每个球状颗粒被认为具有至多一个聚合物链段可以结合的一个单一位点。在这个模型的背景下，我们研究的统计平衡尺寸的聚集体，因此，这些聚集体的稀和半稀悬浮液的结构。我们将该模型应用于生物相关的聚集体，特别是那些由大分子蛋白聚糖球和长透明质酸聚合物链组成的聚集体。这些聚集体与软骨的材料性质和脑组织中神经元周网的结构-功能性质以及哺乳动物细胞的细胞周涂层特别相关。
2015-10-03 cond-mat.soft
Self-assembly in a model colloidal mixture of dimers and spherical particles
我们调查的两亲性二聚体和球形颗粒，一个模型相关的问题，在分散体中封装球状“客”分子的稀释混合物的结构。二聚体和球体被认为是硬颗粒，在球体和二聚体中的较小单体之间具有额外的吸引力。使用蒙特卡罗模拟，我们记录了低温形成的聚集体的客人（集群）举行在一起的二聚体，其典型的大小和形状取决于客户的浓度$χ$。对于低$χ$（小于$10\%$），大多数客体被分离并被二聚体层包覆。随着$χ$逐渐增加，团簇的尺寸变得越来越细长和多分散;在达到$χ\approx 50\%$的浅最大值后，团簇的尺寸在进一步增加$χ$时再次减小。仅在一种情况下（$χ=50\%$和适度低的温度）的混合物放松到流体的层流，这表明在这种情况下，集群是亚稳态的晶体蒸气分离。在加热时，团簇收缩，直到最终系统在所有尺度上变得均匀。另一方面，随着混合物在低温下变得越来越致密，团簇变得越来越大，直到形成一个网状结构。
2017-02-23 cond-mat.soft
Interpenetration of fractal clusters drives elasticity in colloidal gels formed upon flow cessation
胶体凝胶是由具有吸引力的布朗粒子组成的非平衡软固体，这些粒子在低体积分数下形成跨越空间的网络。这些系统的弹性性质是由网络微观结构引起的，它对剪切历史非常敏感。在这里，我们利用这种敏感性来调整由炭黑纳米颗粒制成的胶体凝胶的粘弹性。从施加的剪切速率$\dot γ_0$下的流化状态开始，我们使用突然的流动停止来触发液体到固体的转变。我们观察到，当剪切速率$\dot γ_0$较低时，所得凝胶更有弹性，并且粘弹性谱可以绘制在主曲线上。此外，耦合流变小角X-射线散射，使我们能够表明，凝胶的微观结构是不同的凝胶仅通过热搅拌，其中只有两个长度尺度观察到：胶体的尺寸和分形聚集体的尺寸。剪切和热能之间的竞争导致具有三个特征长度尺度的凝胶。这样的凝胶结构在一个分形簇相互渗透的扩展网络中。用不同的剪切历史制备的凝胶实验表明，簇互穿增加与流动停止前施加的剪切速率$\dot γ_0$的值减小。这些观察结果强烈表明，簇互穿驱动的凝胶弹性，我们确认使用的结构模型。我们的研究结果，这是在与以前的文献中，凝胶弹性要么连接到集群连接或弯曲模式形成鲜明对比，突出了一个新的局部参数控制胶体凝胶的宏观粘弹性。
2022-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Diffusional Growth of Colloids
我们考虑在胶体生长的Smoluchowski模型中加入颗粒脱离。两种方法被认为是，利用唯象速率方程和精确的大时间的结果。我们的主要结论是，在聚集体表面的大时间扩散颗粒浓度的值是唯一的参数需要描述的附加效果的分离。给出了颗粒吸入率的显式表达式。
1998-12-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dispersions of ellipsoidal particles in a nematic liquid crystal
分散在部分有序介质（例如液晶（LC）相）中的胶体颗粒干扰其排列并受到弹性力。这些力是长程的、各向异性的，并且可以通过温度或外部场进行调节，这使得它们成为控制胶体组装的宝贵资产。后者对颗粒几何形状非常敏感，因为它改变了胶体之间的相互作用。在这里，我们提出了一个详细的数值分析的能量细长的物体，即长椭球体，沉浸在一个cuberhost。的结果，补充定性实验，揭示了新的LC配置具有独特的拓扑性质周围的椭球体，取决于他们的纵横比和边界条件上施加的非线性序参量。后者也决定了椭球体在磁场中的优先取向，因为弹性扭矩，以及颗粒聚集体的形态。
2013-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elastocapillary driven assembly of particles at free-standing smectic-A films
复杂流体界面和膜内的胶体颗粒通过相互作用组装形成具有高度对称性的有序结构，所述相互作用包括毛细作用、弹性和其他场如静电荷。在这里，我们研究独立的近晶A膜内的微粒相互作用，其中所产生的弹性从导演场变形和毛细管相互作用所产生的界面变形竞争，直接组装的能动颗粒。新的胶体组装和图案，从一维链到二维聚集体，敏感的初始润湿条件的颗粒在近晶膜，报道。这项工作铺平了道路，利用液晶界面作为一种手段，直接自发形成的，可重构的，和光学活性材料。
2018-01-23 cond-mat.soft
Surface-triggered cascade reactions between DNA linkers direct self-assembly of colloidal crystals of controllable thickness
用反应性DNA接头官能化胶体是编程自组装的通用方式。DNA选择性提供了对胶体-胶体相互作用的直接控制，从而允许结构的工程化，例如复杂的晶体或凝胶。然而，局部和有限结构的自组装仍然是一个具有许多潜在应用的开放问题。在这项工作中，我们提出了一个系统，其中功能化的表面引发的连接器之间的级联反应，导致自组装的晶体具有可控的层数。具体而言，我们认为胶体颗粒功能化的两个家庭的互补DNA连接器与移动锚定点，如在实验中发现的使用乳液或脂质双层。在本体中，由互补接头对形成的颗粒内连接防止颗粒间桥的形成，从而防止胶体-胶体聚集。然而，胶体与表面强烈相互作用，因为后者可以使颗粒内的连接不稳定。当与表面直接接触时，胶体被激活，这意味着它们具有更多准备反应的未配对DNA接头。然后，活化的胶体可以通过形成颗粒间的连接从本体中捕获和活化其他胶体。使用模拟和理论，通过现有的实验验证，我们澄清了热力学的激活和绑定过程，并解释如何粒子-粒子的相互作用，在吸附相，减弱作为从表面的距离的函数。后一种观察结果表明，自组装有限聚集体具有可控的厚度和平坦的固-气界面的可能性。我们的设计提出了一个新的途径来制造异质和有限的结构。
2018-12-19 cond-mat.soft physics.bio-ph
Unraveling the impact of competing interactions on non-equilibrium colloidal gelation
本文数值模拟短程吸引与长程排斥竞争的带电胶体，揭示其从无序团簇到网络再到手性刚性团簇的重入转变及等静压渗流机制。
2025-05-12 cond-mat.soft
