Microstructural understanding of the length and stiffness dependent shear thinning in semi-dilute colloidal rods
含有低浓度细长胶体棒的复杂流体可以显示出高粘度，而需要很少的流量来稀释流体。这一特征使得细长棒在工业应用和生物学中成为必不可少的成分。虽然这种行为强烈依赖于杆的长度，到目前为止，没有直接的关系可以确定。我们采用了一个图书馆的丝状病毒研究杆的大小和灵活性的零剪切粘度和剪切稀化行为的影响。流变学和小角度中子散射数据进行比较，理想的刚性棒，其中包括一个完整的剪切诱导膨胀的限制的标准理论的修订版。虽然较早预测的长度独立的前因子的限制旋转扩散系数被证实通过改变杆的长度和浓度，修改后的理论正确预测的剪切稀化行为以及潜在的取向顺序。这些结果可以直接应用于了解基于棒状胶体的多种体系和设计新材料。
2019-10-18 cond-mat.soft
Shear induced tuning and memory effects in colloidal gels of rods and spheres
剪切历史在确定胶体凝胶的线性和非线性流变响应中起着重要作用，并且可以用于调整其结构和流动性质。胶体颗粒纵横比的增加降低了临界体积分数的凝胶化由于颗粒排除体积的增加。使用流变学和共聚焦显微镜的组合，我们调查的稳定和振荡的预剪切历史上的结构和流变性的胶体凝胶形成的二氧化硅球和杆的长度L和直径D（L/D = 10）分散在11 M氯化铯溶液的效果。我们使用无量纲梅森数Mn（= F_visc./ F_attr.）比较稳定和振荡预剪切对凝胶粘弹性的影响。我们发现，在中间锰预剪切后，有吸引力的球凝胶表现出加强，而有吸引力的棒凝胶表现出减弱。有吸引力的棒的凝胶的流变成像表明，在中间Mn，振荡预剪切诱导大的紧凑的棒簇的凝胶微结构中，相比稳定的预剪切。我们的研究突出了颗粒形状对流动和剪切停止后的粘弹性下的凝胶结构的影响。
2022-07-11 cond-mat.soft
Elementary edge and screw dislocations visualized at the lattice periodicity level in smectic phase of colloidal rods
我们报告的识别和定量表征的基本边缘和螺旋位错在胶体近晶相的尖端标记棒。由于微米层间距，直接可视化的位错已在\textit{smectic periodicity scale}通过光学荧光显微镜。结果，刃型位错周围的位移场已被实验建立，并与弹性理论预测的轮廓进行了比较。初级螺旋位错也已被证实，其核心尺寸以及\textit{in situ}旋向已被确定。在单个颗粒水平上进行的自扩散实验揭示了第一次向列型或“熔化”的缺陷核心排序。
2018-08-02 cond-mat.soft
Dynamics of colloidal rods rotating in viscoelastic media
本研究实验发现粘弹性介质中铁磁胶体棒在远高于失步频率的旋转磁场下仍保持旋转，通过含记忆效应的模型解释该现象，推导了高频取向解析式，为微流变参数提取提供新方法。
2024-08-19 cond-mat.soft
Collective Diffusion of Colloidal Hard Rods in Smectic Liquid Crystals: Effect of Particle Anisotropy
利用计算机模拟研究了不同长径比的胶体硬棒近晶A型液晶的层间扩散。近晶相的层状排列产生跳跃型扩散，由于永久障碍和瞬态笼的存在。值得注意的是，我们检测到的层间棒沿cross-director合作移动组成的串状集群。此外，我们发现，在平衡近晶相的结构弛豫显示出有趣的相似之处，与平衡外的过冷液体，虽然有粒子动力学被困在瞬态，而不是永久的笼子。此外，在固定的包装分数，我们发现，势垒高度增加，增加颗粒的各向异性，因此动力学是更不均匀和非高斯的较长的棒，产生较低的扩散系数沿的cross-director和较小的集群的层间颗粒，移动不太合作。在固定的势垒高度，动力学变得更加非高斯和异质性的较长的杆，移动更多的集体引起更高的扩散系数沿cohesive导演。
2010-04-16 cond-mat.soft
Self-diffusion in isotropic and liquid crystalline phases of fd virus colloidal rods: a combined single particle tracking and differential dynamic microscopy study
该研究联合SPT和DDM分析fd病毒胶体棒从稀液体到向列、近晶相的自扩散动力学，并给出近晶相长时间扩散系数等新认识。
2025-01-09 cond-mat.soft
Phase diagram and effective shape of semi-flexible colloidal rods and biopolymers
我们研究悬浮液的半柔性胶体棒和生物聚合物使用Onsager型第二维里功能的分段链模型。对于悬浮液的薄和厚的fd病毒颗粒，我们计算的相图与实验观察定量一致，我们发现他们的有效状态点依赖的形状要短得多，比实际的形状厚。我们还计算了蠕虫状胶束在宿主fd病毒溶液中的拉伸，再次发现与实验一致。对于这两个系统，我们的研究结果表明，fd病毒刚度可以发挥关键作用，系统的行为。
2011-01-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
Effect of sample height and particle elongation in the sedimentation of colloidal rods
本文从理论上研究了引力场对不同长宽比杆的胶体悬浮液平衡行为的影响。系统的体相用解析状态方程描述。然后通过沉降路径理论将引力场结合起来，该理论假设样品在每个高度处的局部平衡条件。由于引力场的存在，体唯象学得到了极大的丰富。在一个悬浮的细长棒与五个稳定的阶段在散装，引力场稳定多达15个不同的堆叠序列。样品高度对稳定堆积顺序有重要影响。当在恒定的胶体浓度下增加样品高度时，不同体相的新层出现在顶部、底部或同时出现在顶部和底部。我们还研究了在质量多分散悬浮液中的沉降，其中所有杆具有相同的形状，但不同的浮力质量。
2023-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Surface freezing and a two-step pathway of the isotropic-smectic phase transition in colloidal rods
我们研究的各向同性近晶相变在胶体棒/聚合物混合物的动力学可视化个别近晶层。首先，我们表明，体各向同性近晶相变之前的准二维近晶相润湿各向同性近晶界面的表面冻结过渡。接下来，我们确定了一个两步动力学途径形成的散装近晶相。在第一步中，形成亚稳态各向同性-均质界面。该界面被表面诱导的近晶相润湿。在随后的步骤中，近晶层在该表面相中成核并生长成各向同性体相。
2003-08-26 cond-mat.soft
Long-time relaxation dynamics in nematic and smectic liquid crystals of soft-repulsive colloidal rods
了解胶体悬浮液的弛豫动力学对于确定影响其组分流动性的元素，评估其在相关时间和长度尺度上的宏观响应，从而揭示其在配方工程中开发的基本原理至关重要。在这项工作中，我们专门评估的影响，长程有序的软排斥棒状颗粒，这是能够自组织成的近晶液晶相的悬浮液的弛豫动力学。通过进行动态蒙特卡罗模拟，我们分析了平移和取向顺序对棒沿背景相形态所施加的相关方向的扩散的影响。为了提供一个清晰的画面所产生的动力学，我们评估它们对温度的依赖性，这可以显着地确定系统弛豫的响应时间和杆的自扩散系数。范霍夫关联函数的计算使我们能够识别扩散速度明显快于平均值的棒的存在，并且其浓度可以通过适当的温度选择来精确地调节。
2021-10-04 cond-mat.soft
A quest for shear banding in ideal and non ideal colloidal rods
我们使用流变学、小角中子散射和激光多普勒测速相结合的方法，评估了在非常接近各向同性旋节线的稳态剪切下半稀棒状胶体悬浮液剪切带形成的可能性。采用模型系统，其允许颗粒的长度和刚度变化。流变学特征表明，这些系统在中等剪切速率下强烈剪切稀化。结果表明，最长和最灵活的杆进行最强的剪切变稀，并有最大的潜力，形成剪切带。虽然我们发现一个小的，但显着的梯度的取向序参量整个间隙的剪切细胞，没有剪切带过渡是听话的在该地区的中间剪切速率。在很低的剪切速率下，梯度条带和壁面滑移同时发生，但剪切带随时间的推移是不稳定的。
2018-11-30 cond-mat.soft
Shape Elasticity in Colloidal Bent-Core Liquid Crystals
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
研究胶体弯曲核心液态晶体中形状弹性对各向同性、向列扭弯和层状展开弯有序状态的影响。
2026-01-07 cond-mat.soft
Columnar versus smectic order in systems of charged colloidal rods
本文研究了单分散、刚性、带电杆体系中非均匀液晶态的稳定性。通过对带电棒在强非线性状态下的Onsager自由能的分岔分析，研究了向列-近晶和向列-柱状不稳定性随德拜屏蔽长度的变化.虽然向列相-近晶相转变清楚地预先emits的向列相-柱状一个在政权的强屏蔽显着的稳定性的六方柱秩序观察到在较大的屏蔽长度。基于汤川模型的布朗动力学计算机模拟结果证实了理论结果。我们的研究结果连接到烟草花叶病毒棒的实验，特别是，但可能是相关的软棒状介晶在强外部定向领域一般。
2007-03-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Landau-de Gennes theory for hard colloidal rods: defects and tactoids
通过对与化学势相关的巨势进行序参量展开，构造了硬胶体棒的唯象Landau-de Gennes理论.通过将这些系数与Onsager理论的已知结果拟合，我们不仅能够描述各向同性-均质相变随密度的变化，包括众所周知的密度跳跃，而且还能描述各向同性-均质平面界面。由此产生的理论应用于计算的各向同性核心大小在径向刺猬缺陷，密度依赖性的线性缺陷的硬棒在正方形的限制，和形成的一个droplet在各向同性的背景。
2016-05-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Unraveling the Role of Frictional Contacts and Particle Orientational Order During Shear-thickening in Suspensions of Colloidal Rods
现在有令人信服的证据表明，颗粒间的摩擦接触是必不可少的观察剪切稠化的浓缩悬浮液的紧凑的颗粒。虽然这激发了许多策略来定制这些系统中的流变学，但在更一般的情况下，即各向异性颗粒的悬浮液，剪切增稠的机制仍然不清楚。在这里，通过同时测量的体积粘度和第一法向应力差，我们表明，强剪切增稠的悬浮液中的胶体棒是伴随着大的正向应力，表明形成一个系统跨越摩擦接触网络。我们还发现，在剪切增稠制度的流动是不稳定的，并表现出相当丰富的时间依赖性。通过进行单粒子分辨共聚焦流变学测量，我们提供了令人信服的证据表明，这种流变学的混乱产生于强耦合之间的强加的流量和颗粒取向顺序。基于这些观察结果，我们设计了具有温度可调摩擦学特性的胶体棒，并证明了实现悬浮液流变学原位控制的可行性。这些研究结果表明，取向秩序和摩擦相互作用之间的相互作用起着至关重要的作用，在稠密的悬浮液的胶体棒的剪切增稠。
2019-06-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
All twist and no bend makes raft edges splay: Spontaneous curvature of domain edges in colloidal membranes
采用理论和实验相结合的方法，我们研究了由不同长度的刚性杆组成的胶体膜中两个不混溶域之间的界面。刚性杆包装的几何考虑意味着，足够短的杆在长杆的背景膜的域是更容易扭曲比相反的结构，在短杆膜背景的长杆域。在域间边缘的倾斜力张开，这反过来又表现为一个自发的边缘曲率，其能量由组成杆的长度不对称性控制。这样的倾斜曲率耦合在域间边缘的热力学模型解释了一些实验观察，包括非单调依赖的域半径的边缘扭曲，和环形域的长杆。我们的工作展示了二维流体中取向和组成自由度之间的耦合如何产生域的复杂形状和热力学，类似于3D流体囊泡中的形状转变。
2019-08-27 cond-mat.soft
Orientational order of carbon nanotube guests in a nematic host suspension of colloidal viral rods
为了研究二元双分散体系中细长粒子取向度之间的耦合关系，将表面活性剂稳定的单壁碳纳米管（CNTs）加入到胶体杆状病毒的双分散体系中，利用偏振拉曼光谱和光学双折射分别测量了主客体体系中两组分的取向序参量.因此，我们的系统允许我们探测客体颗粒（CNT）比FD病毒宿主颗粒更短更薄的情况。我们表明，在整个碳纳米管的顺序度是系统小于FD病毒颗粒的。这些测量结果与Onsager型第二病毒理论的预测非常一致，该理论明确包括病毒颗粒的灵活性和CNT的多分散性。
2013-06-23 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
Controlling Porosity in Supraparticles Composed of Colloidal Rods and Spheres
Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.（德累斯顿莱布尼茨聚合物研究所）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Auburn University（奥本大学）
通过模拟研究棒状和球形胶体颗粒在液滴干燥过程中组装成超颗粒，选择性移除一种颗粒后形成多孔结构，发现剩余颗粒形成连通网络，孔隙率受颗粒尺寸和形状影响。
2026-06-16 cond-mat.soft
Simultaneous polydirectional transport of colloidal bipeds
对胶体颗粒运动的详细控制在胶体科学的许多应用中是相关的，例如芯片实验室设备。在这里，我们使用外部磁场将顺磁性胶体球组装成几种长度的胶体棒。棒位于方形磁性图案上方，并通过外部磁场方向的调制进行传输。杆的行为就像两足动物在图案上方行走。根据其长度，两足动物在图案上方执行拓扑上不同的受保护行走类。我们证明，它是可能的设计并行多向调制回路的外部领域，命令多达六个类的两足动物走在不同的预先设计的路径。我们使用这种平行的多方向回路来诱导反应物两足动物的碰撞，它们向较大的两足动物的聚合加成反应，产物两足动物与离析物的分离，不同产物两足动物的排序，以及由几个不同字母组成的单词的平行书写。
2020-09-29 cond-mat.soft
Theoretical calculation of the phase behavior of colloidal membranes
我们制定了一个密度泛函理论，描述了硬棒和耗尽聚合物的相行为，实现在最近的实验中悬浮液的\emph{fd}病毒和非吸附聚合物。该理论预测的相对稳定性的微滴，堆叠的近晶柱，和最近发现的相孤立的单分子层的棒，或胶体膜。我们发现，一个最小的棒的纵横比所需的胶体膜的稳定性和集体突起起伏是稳定这一阶段的主导作用。理论预测与实验和计算结果定性一致。
2011-07-11 cond-mat.soft
Hydrodynamic cascade drives tumbling in sheared colloidal rod suspensions
Georgetown University（乔治城大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）
研究揭示了在剪切胶体棒悬浮液中，液流相互作用通过级联效应促进翻滚现象，挑战了传统假设，并为胶体棒的本构模型提供了新的视角。
2026-05-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rhythmic cluster generation in strongly driven colloidal dispersions
我们研究了一个驱动的探针粒子，这是通过分散体的垂直于方向的高速拖动的棒的胶体分散体的响应。在被拖动的粒子的前面，产生了一簇棒状物，它们有节奏地生长，并通过旋转运动溶解。我们发现证据的介观集群集群相关长度，{ \em独立}的施加的阻力速度。我们的研究结果是基于非平衡布朗动力学的计算机模拟，并符合动力学标度理论。
2006-06-28 cond-mat.soft
Equation of State of Colloidal Membranes
在非吸附性聚合物的存在下，单分散的棒状胶体组装成一个棒状长度的厚的液体状单层，称为胶体膜。胶体膜内的棒的密度由包封聚合物悬浮液施加的渗透压与胶体棒之间的排斥力之间的平衡决定。我们开发了一种微流控装置，用于连续观察隔离膜，同时动态控制聚合物悬浮液的渗透压。使用这种技术，我们测量了膜棒密度在一个范围内的渗透压比更宽的是什么是平衡样品中可访问的。随着密度的增加，我们观察到一个一级相变，其中的平面膜顺序从二维流体转化为二维固体。在低渗透压的限制下，我们测量了单个杆从膜上蒸发的速率。所开发的微流控技术可广泛适用于各种软材料的原位研究，以及它们的性质如何取决于溶剂的组成。
2019-05-30 cond-mat.soft
Diffusion of Colloidal Rods in Corrugated Channels
在许多自然和人工设备中，扩散传输发生在具有波纹边界的受限几何形状中。这样的边界引起熵和流体动力学效应，这只研究了球形颗粒的情况。在这里，我们的实验研究扩散的细长形状的颗粒被限制在一个波纹状的准二维通道。细长的形状导致复杂的排斥体积颗粒和通道壁之间的相互作用，减少了可访问的配置空间，并导致新的熵自由能效应。额外的旋转自由度也产生了一个复杂的扩散系数矩阵，取决于粒子的位置和方向。我们进一步展示了如何扩展标准的Fick-Jacobs理论，将流体动力学和熵效应相结合，以便，例如，准确地预测实验测量的平均第一次通过时间沿通道。我们的方法可以用来作为一个通用的方法来描述各向异性颗粒在波纹通道中的平移扩散。
2019-02-08 cond-mat.soft
Phase diagrams of charged colloidal rods: can a uniaxial charge distribution break chiral symmetry?
我们构建相图内的第二维里近似作为棒浓度，盐浓度和胶体电荷的函数的带电棒状胶体。除了预期的各向同性的，双相过渡，我们还发现参数制度与双相和第二，更高度对齐的双相共存，包括各向同性的双相-双相三相点和向列相-双相临界点，这都可以解释的扭曲效应。我们计算弗兰克弹性常数，看看扭转弹性常数是否可以成为负的，这将表明自发形成一个双相的可能性。虽然扭转效应降低了扭转弹性常数，但我们发现它始终保持正值。此外，我们发现，对于有限的纵横比杆的扭转弹性常数也总是积极的，这样就没有证据的手征对称性打破由于单轴电荷分布。
2016-02-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Randomness in self-assembled colloidal crystals can widen photonic band gaps through particle shape and internal structure
利用计算机模拟，我们探讨了自组装光子晶体中热噪声引起的随机性如何影响其光子带隙（PBG）。我们考虑了一个二维光子晶体，它由一组平行的、具有圆形或方形截面的、无限长的介质硬棒自组装而成。我们发现光子带隙可以存在于很大范围的中间堆积密度。与直觉相反，最大的带隙并不总是出现在晶体最有序的堆积密度处，尽管任何自组装结构都具有固有的随机性。对于在中间填充密度的方形截面的棒，我们发现，横向磁（TM）的自组装（即热）系统的带隙可以大于在一个完美的正方形晶格排列的相同的棒。通过考虑空心棒，我们发现横向电（TE）模式的带隙可以大大增加，而TM模式的带隙没有表现出明显的改善比固体棒。我们的研究表明，粒子的形状和内部结构可以用来工程的PBG的自组装系统，尽管位置和取向的随机性所产生的热噪声。
2020-10-10 cond-mat.soft
Nemato-elasticity of hybrid molecular-colloidal liquid crystals
浸入热致液晶溶剂中的胶体棒是所谓的混合液晶的基础，其特征在于具有可调的双折射流动性，其对称性范围从常规的单轴双折射或反双折射到正交[Mundoor等人，Science 360，768（2018）]。我们提供了这样的系统的弹性模量的理论分析，通过考虑通过表面锚定力，以及空间和静电的杆本身之间的相互作用与嵌入溶剂的各个杆之间的相互作用。对于单轴系统的胶体棒的存在下产生显着增加的splay弹性，我们发现在定量与实验测量。对于正交混合液晶，我们提供了所有12个弹性模量的估计，并表明，只有一个小的子集，这些弹性常数发挥相关的作用，在描述线虫的弹性性能。简要讨论了在实验中确定弹性模量的复杂性和可能性。这些结果将有助于激发未来的研究缺陷修饰的“拓扑”胶体和分析边界驱动的现象，其中双轴向列相产生的非平凡的导演拓扑起着关键作用。
2021-04-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The effect of curvature on the diffusion of colloidal bananas
本研究探究不同张角的胶体香蕉形粒子的二维扩散，发现其各向异性扩散随张角非单调变化、快扩散轴可切换，近闭环转动扩散比同长直棒高约一个数量级，结果符合细长体理论，揭示曲率对胶体粒子布朗运动的影响。
2022-11-14 cond-mat.soft
Transformable Super-Isostatic Crystals Self-Assembled from Segment Colloidal Rods
本研究通过蒙特卡洛模拟发现分段胶体棒可自组装出多种晶相，其中具有pgg对称的可变换超等静压结构的泊松比可调，可作为力学超材料应用于微机械工程。
2024-03-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Machine-learning effective many-body potentials for anisotropic particles using orientation-dependent symmetry functions
原子环境的球对称原子中心描述符已被广泛用于构建原子和胶体系统的势能或自由能表面，并使用机器学习技术来表征局部结构。然而，当颗粒形状是非球形的，如在杆和椭球的情况下，标准的球对称结构函数单独产生不精确的描述局部环境。为了解释取向的影响，我们引入了两体和三体取向依赖的粒子中心描述符的系统组成的棒状粒子。为了证明所提出的功能的适用性，我们使用一个有效的特征选择方案和简单的线性回归来构建粗粒度的多体相互作用势，用于计算效率高的模拟模型系统组成的胶体颗粒具有各向异性的形状：混合物的胶体棒和非吸附聚合物，硬杆封闭的弹性微凝胶壳，配体稳定的纳米棒。我们验证了机器学习（ML）有效的多体势的基础上，通过使用它们在直接共存模拟绘制出胶体棒和非吸附聚合物的相行为的取向依赖的对称函数。我们找到了很好的协议，从模拟的真实二元混合物的结果，表明有效的相互作用是很好地描述的取向依赖ML潜力。
2022-07-13 cond-mat.soft
Monte Carlo Simulation of Evaporation Driven Self-Assembly in Suspension of Colloidal Rods
采用动力学蒙特卡罗（MC）模拟方法研究了含棒状颗粒的胶体膜的垂直干燥过程。使用二维正方形晶格来处理该问题，并且将棒表示为线性$k$ -聚体（即，占据$k$邻近位点的颗粒）。使用具有$k$ -聚体的各向同性取向的随机顺序吸附（RSA）模型产生干燥前的初始状态（$k$ -聚体沿水平$x$和垂直$y$方向的取向是等概率的）。在RSA模型中，禁止$k$ -聚体的重叠。在蒸发过程中，上界面以$u$的线速度在垂直方向上下降，并且$k$ -mer经历平移布朗运动。MC模拟在不同的初始浓度$p_i$（$p_i \in [0, p_j]$，其中$p_j$是堵塞浓度）、$k$ -聚体长度（$k \in [1, 12]$）和溶剂蒸发速率$u$下进行.对于完全干燥的膜，检查了$k$ -聚体的空间分布及其在$x$和$y$方向上的电导率。观察到沿$x$和$y$方向取向的$k$ -mer的显著蒸发驱动自组装和取向分层。分层程度随$k$值的增加而增加。通过改变$p_i$、$k$和$u$的值，可以精细地调节膜的电导率的各向异性。
2016-09-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Density functional theory for colloidal mixtures of hard platelets, rods, and spheres
一个基于几何的密度泛函理论提出的硬球，硬针和硬血小板的混合物，针和血小板被认为是消失的厚度。几何权重函数，是每个物种的特征，它是如何卷积的权重函数对恢复每个迈耶键的三元混合物，从而确保正确的第二维里膨胀的过量自由能功能。球体-血小板重叠的情况依赖于相同的近似罗森菲尔德的功能严格的二维硬盘。我们明确地控制贡献的过剩自由能是三阶密度。解析表达式相关的应用理论的状态与平面平移和圆柱旋转对称，例如，描述在平面光滑壁的行为，给出。对于二元球-片晶混合物，在小片晶密度的适当限度内，该理论不同于最近的处理[L。Harnau和S. Dietrich，Phys.Rev.E71，011504（2004）]。作为我们的方法的测试情况下，我们认为各向同性的纯硬血小板，我们发现是弱的第一顺序，与值的共存密度和的序参量，以及与模拟结果比较。
2005-11-18 cond-mat.soft
Complex motion of steerable vesicular robots filled with active colloidal rods
本研究通过将活性棒状粒子限制在带扭折尖端的非均匀曲率刚性囊泡内，利用粒子堆积特性调控囊泡运动模式，设计出可切换可逆运动的活性囊泡超结构，为粒子输运和活性物质导航提供新机制。
2023-08-24 cond-mat.soft
Achiral symmetry breaking and positive Gaussian modulus lead to scalloped colloidal membranes
在非吸附性聚合物的存在下，单分散的棒状颗粒组装成胶体膜，其是一个棒状长度厚的液体状单层排列的棒。与3D无边缘双层囊泡不同，胶体单层膜形成具有暴露边缘的开放结构，从而提供了研究薄弹性片物理的机会。由单组分手性棒组装的膜形成具有均匀边缘扭曲的扁平圆盘。相比之下，由具有相反手性的杆的混合物组成的膜可以具有任一手性的边缘扭曲。在这种极限下，盘状膜变得不稳定，而是形成具有扇形边缘的结构，其中具有相反旋向性的两个相邻叶被尖状点缺陷分开。这种膜采用3D构型，尖瓣缺陷交替地位于膜平面的上方和下方。在非手性制度的尖点缺陷有排斥相互作用，但远离这个限制，我们测量有效的长程吸引力结合。一个唯象模型表明，扇贝形膜的边缘能量的增加是由伴随的变形能量的减少，由于高斯曲率与扇贝形边缘相关联的补偿，表明胶体膜具有正的高斯模量。一个简单的排除体积参数预测的高斯曲率模量，这是在与实验测量一致的符号和幅度。我们的研究结果提供了深入了解如何膜弹性，几何挫折和非手性对称性破缺之间的相互作用可以用来折叠成3D形状的胶体膜。
2016-11-07 cond-mat.soft
Phase transitions in nanoconfined binary mixtures of highly oriented colloidal rods
我们分析了一个二元混合物的胶体平行硬圆柱形颗粒具有相同的直径，但不同的长度$L_1$和$L_2$，与$s=L_2/L_1=3$，局限于两个平行的硬壁在一个平面的狭缝孔的几何形状，使用一个基本的-测量密度泛函理论。该模型提出了一阶和二阶N-S体转变和S-S分层的近晶（N）相和两种类型的近晶（S）相，以及在单个硬壁处的表面行为，该表面行为包括由无限数量的表面诱导分层（SIL）转变介导（或不介导）的S相的完全润湿。本文研究了约束对该模型胶体流体混合物的影响。由于三个相关长度尺度之间的竞争，限制导致相图中的深刻变化：孔宽度$h$、近晶周期$d$和长度比$s$。四个主要影响被确定：（i）二阶体N-S跃迁被抑制。(ii)分层转变受到微弱的影响，在$μ_1-μ_2$（化学势）平面上有小的位移。(iii)在某些情况下，发生在两个封闭的单组分流体中的封闭诱导分层（CIL）转变与分层转变合并。(iv)表面诱导分层（SIL）过渡发生在一个单一的表面作为共存条件的做法也转移在封闭的流体。通过完整的$μ_1-μ_2$和$p-\bar{x}$（压力-平均孔隙组成）相图，对特定孔径值的孔径趋势进行了分析。这项工作，这是第一个解决约束下的液晶混合物的行为，可能是相关的第一步，以了解自组装性能的金属纳米粒子的混合物在外部领域的限制几何形状。
2010-05-03 cond-mat.soft
Computer Simulation of Gel Formation in Colloidal Systems of Sticky Rods
本研究开发了用于模拟黏性圆柱体胶体凝胶形成的计算框架，通过拓扑数据分析方法分析了凝胶结构，并与实验数据进行比较，展示了方法的潜力。
2025-11-21 cond-mat.soft physics.comp-ph
Gelation dynamics of charged colloidal rods: critical behaviour and time-connectivity superposition principle
ENSL, CNRS, Laboratoire de Physique（里昂高等师范学院，法国国家科学研究中心，物理实验室）；Institut Universitaire de France（法兰西学院）
研究揭示了高电荷棒状胶体的凝胶化机制，通过分析机械恢复动力学和临界行为，发现时间连通性叠加原理和非普遍动态指数。
2026-09-15 cond-mat.soft
Colloidal hard-rod fluids near geometrically structured substrates
密度泛函理论被用来研究胶体硬棒流体附近的一个单独的直角楔或边缘，以及附近的硬墙，这是周期性图案与矩形障碍。Zwanzig模型，其中的方向的杆被限制为三个正交的方向，但他们的位置可以连续变化，分析通过数值最小化的巨势。密度和取向顺序配置文件，过量吸附，以及表面和线张力的确定。计算结果显示出平行于并靠近楔角[边缘]的棒的富集[耗尽]。对于在几何图案化壁附近的流体，壁-各向同性液体界面被膜完全润湿作为两阶段过程发生，其中首先膜相填充屏障之间的空间，直到形成几乎平面的各向同性-膜液体界面，将屏障之间的空间中的较高密度的膜液体与较低密度的各向同性本体流体分离。在第二阶段中，当接近体各向同性时，发展出不同膜厚的双折射膜。
2004-03-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anisotropic viscoelastic phase separation in polydisperse hard rods: non-sticky gelation
将系统旋节线分层成具有非常不同粘度的两相导致粘弹性网络，即凝胶。在这里，我们考虑在一个胶体系统，其中一个阶段是一个具有强烈的各向异性粘度的双相液晶的分层。我们结合实空间分析的海泡石粘土系统的分子动力学计算机模拟。我们发现了一个长寿命的网络，具有胶体凝胶的许多特征。值得注意的是，各向异性的粘度意味着流动是可能的，但只能沿着网络，从而保持其结构，导致一种新形式的各向异性凝胶。我们的系统呈现出另一种新颖的性质，因为它由硬颗粒组成。因此，我们的动态各向异性凝胶在粒子之间没有吸引力的情况下形成。因此，我们表明，我们的新系统表现出凝胶化的成分，并得出结论，它代表了一类新的材料，\emph{non-sticky}凝胶中的吸引力不存在。
2018-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Filamentous phages as building blocks for reconfigurable and hierarchical self-assembly
丝状噬菌体如fd样病毒是单分散的棒状胶体，具有明确的性质：直径，长度，刚性，电荷和手性。对这些病毒进行工程改造后，形成了一个胶体棒库，可用作可重构和分层自组装的构建模块。它们在水溶液中的缩合作用{与添加剂聚合物，其作为驱逐剂诱导}杆之间的吸引力导致无数的流体状微观结构，从各向同性/微滴、胶体膜、非手性膜种子、扭曲带、$π$ -壁、孔、胶体skyrmions、莫比乌斯锚、扇贝膜到膜筏。这些结构和它们形状变化的方式不仅揭示了熵、手征挫折和拓扑在软物质中的作用，而且还模拟了不同科学领域中遇到的许多结构。一方面，丝状体作为胶体硬棒的实验实现，它们通过耗尽相互作用介导的凝聚构成了棒状颗粒自组装的蓝图，并为面向生物或材料的应用提供了基础。另一方面，病毒的手性性质限制了某些结果的普遍性，但大大拓宽了自组装的可能性。
2017-11-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Entropic Interactions in Suspensions of Semi-Flexible Rods: Short-Range Effects of Flexibility
本文计算了两个胶体球在半柔性杆稀悬浮液中的熵相互作用。我们的模型将半柔性杆视为固定角度的弯曲杆，由杆轮廓和持久长度设置。熵力所产生的额外的旋转自由度被捕获的模型定量，并占在最近的实验中在短距离的观察。相互作用势数据的全局拟合表明，fd病毒的持久性长度比常用的$2.2 μ{m}$值小约2至3倍。
2002-06-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Elastic response of colloidal smectics: insights from microscopic theory
本文基于体积排斥模型提出硬棒近晶相的通用状态方程，并研究其层压缩与弯曲弹性，通过引入骨架柔性实现了与丝状病毒棒实验的定量吻合，揭示胶体近晶相层压缩显著更软而弯曲代价相当。
2023-04-26 cond-mat.soft
Short and soft: multi-domain organization, tunable dynamics and jamming in suspensions of grafted colloidal cylinders with small aspect ratio
尚未实际探索类的软胶体棒与小的纵横比进行了研究，并显示出非常丰富的相和动态行为，从液体到近熔融状态跨越。这些短而软的纳米圆柱体随着浓度的增加而改变其组织，而不是无序排列，从具有随机取向的各向同性液体到具有优选局部取向的液体，并最终具有局部取向顺序的多域排列。后者产生类似于具有可检测的末端弛豫的结构玻璃的动力学抑制状态，其在增加的浓度上揭示了有序嵌段共聚物中的六方堆积有序的特征。相应的动态响应包括四种状态，都在0.02 g/ml的重叠浓度以上：I）从0.03至0.1 g/mol，系统经历类似液体至固体的转变，其结构弛豫时间增长四个数量级。II）从0.1至0.2g/ml，观察到显著的减慢，并且伴随着从各向同性到多畴结构的演变。III）在0.2和0.6g/mol之间，悬浮液表现出壳互穿和堵塞的特征，其中胶体平台模量线性地依赖于浓度。IV）在0.74g/ml下，在密集堵塞状态下，检测到来自微相分离的嵌段共聚物的六边形填充圆柱体的粘弹性特征。这些属性设置短而软的纳米圆柱体除了长胶体棒（具有大的纵横比），并提供见解，从根本上理解在这个中间软胶体制度的物理，以及和定制的非球形软胶体的流动性能。
2020-08-23 cond-mat.soft
Flow behavior of colloidal rod-like viruses in the nematic phase
研究了棒状{ \it fd}病毒胶体悬浮液在稳态和瞬态剪切流作用下的行为。这些杆的单分散性与相对较小的纹理贡献的整体应力相结合，使这是一个合适的模型系统，以调查非平衡相图上的流动的影响。瞬态流变实验被用来确定临界剪切速率时，导演翻滚，摇摆和流动对齐发生。本模型系统使我们能够研究棒浓度对这些转变的影响。结果与Doi-Edwards-Hess模型定量一致。此外，我们观察到，有一个强有力的连接之间的动态转换和结构的形成，这是没有纳入理论。
2005-06-07 cond-mat.soft
Order induces toughness in anisotropic colloidal crystal composites
本研究构建宏观二氧化硅棒各向异性胶体晶体复合材料，证明矿物相有序排列结合韧性界面可实现高矿含量、10%塑性应变与毫米级损伤离域，突破韧性—矿物含量权衡。
2024-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamic Density Functional theory for steady currents: Application to colloidal particles in narrow channels
我们提出的理论分析的稳态电流和密度分布的粒子运动的朗之万动力学，在外部的影响下，以恒定的速度位移的潜力。动态密度泛函（DDF）的形式主义是用来介绍分子相互作用的影响，从平衡亥姆霍兹自由能量密度功能。分析了一维外势DDF的一般形式以及强、弱势垒的极限。理想气体的情况下，解决了在一个封闭的形式为通用的潜力和比较硬棒的数值结果，与精确的平衡自由能。如果外部驱动力必须与布朗波动和粒子的相互作用力竞争，则该结果可能与胶体粒子沿狭窄通道移动的微流体装置相关。
2003-02-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of Mono- and Multivalent Salts on Angle-dependent Attractions between Charged Rods
利用分子动力学模拟，我们研究了两个带电荷的棒之间的有效相互作用作为角度和分离的函数。特别是，我们确定如何竞争的静电排斥和多价离子诱导的吸引力取决于浓度的简单和多价盐。我们发现，随着多价盐的增加，两个杆的稳定配置从孤立的杆到聚集的垂直杆到聚集的平行杆;在足够高的浓度下，额外的多价盐降低了吸引力。一价盐增强了聚集开始附近的吸引力，并且在更高浓度的多价盐下降低了吸引力。
2003-11-19 cond-mat.soft
Anomalous Buckling of Charged Rods
非屏蔽静电相互作用对带电杆屈曲不稳定性的发生产生深远的影响。当这种相互作用是unscreened，阈值的压缩力需要诱导屈曲是独立的杆长度足够长的杆。在中等长度杆的情况下，临界屈曲力从经典的长度平方反比关系跨越到渐近长度无关形式，随着杆长的增加。有人建议，这种效果可能会导致“机电”硬化的纳米管，这将允许相对较长的部分，他们被用作原子力探针的可能性。
2003-08-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Simulating (electro)hydrodynamic effects in colloidal dispersions: smoothed profile method
以前，我们已经提出了一个直接模拟方案的胶体分散体在牛顿溶剂[物理评论E 71，036707（2005）]。本文提出了一种称为“平滑剖面（SP）法”的改进公式，其中同时对宿主流体和胶体进行时间推进。SP法是一种直接数值模拟颗粒流动的方法，它通过利用胶体颗粒的光滑剖面，提供了连续流体动力学和刚体动力学之间的耦合方案。此外，改进的配方包括一个扩展，以纳入多组分流体，允许系统，如带电胶体在电解质溶液进行研究。的胶体分散体的动力学解决了相同的计算成本所需的解决非颗粒流。数值结果评估胶体分散体的流体动力学相互作用的验证SP方法。SP方法不限于特定的本构模型的主机流体，因此可以应用于复杂流体中的胶体分散体。
2008-05-09 cond-mat.soft
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
Mesoscopic electrohydrodynamic simulations of binary colloidal suspensions
本文提出了一种求解混合流体中胶体悬浮液动电现象的模型。采用格子玻尔兹曼方法求解含BGK碰撞算子的离散玻尔兹曼方程，模拟二元流体流动。溶剂-溶剂和溶剂-溶质相互作用使用赝势模型实现。能斯特-普朗克方程，描述溶解离子物种的动力学，使用有限差分离散的基础上的链接通量方法求解。胶体在晶格上分解，并通过适当的边界条件耦合到流体动力学和电动力学。我们提出了这三个要素的第一次全面整合。通过与已知的流体界面处的离子分布、介电液滴变形和胶体悬浮液的电泳迁移率的解析解进行比较，该模型得到了验证。它的可能性探索考虑各种物理系统，如带电和中性液滴和胶体动力学在平面或球形流体界面的分裂。
2018-02-20 cond-mat.soft
Two-stage Seebeck effect in charged colloidal suspensions
我们讨论了稳定的电解质中含有胶体颗粒的塞贝克效应的特点。其不寻常的特点是两个阶段的字符，与微分热功率的线性增加的函数的胶体颗粒浓度$n_{\odot}$在第一阶段和急剧下降，在小$n_{\odot}$在第二个（稳态）。我们表明，初始状态的属性是由热扩散流动的稳定电解质介质本身的移动离子和胶体颗粒如何参与形成的电场在大部分的悬浮液。热电效应中稳态的具体原因是大量胶体粒子在缓慢的热扩散过程中发生了相当大的位移，并在电极附近破坏了电中性
2020-10-18 cond-mat.soft
