Liquid-crystalline Casimir effect in the presence of a patterned substrate
我们考虑一个双折射液晶由两个平行的平面界面，一个是横向均匀的，另一个由基板赋予周期性的化学条纹图案。基于连续介质理论，我们分析了横向图案对液晶Casimir力的影响，Casimir力作用在距离d处的液晶盒界面上，由于液晶盒指向矢的热涨落。对于比图案周期性大得多的d，图案化衬底的影响可以通过均匀的有效锚定能量来描述。通过调整这个参数，我们恢复以前的结果为液晶卡西米尔力。对于一般情况，即，更小的分离，我们提出了新的数值结果。
2004-05-28 cond-mat.soft
Dynamics of gravity driven three-dimensional thin films on hydrophilic-hydrophobic patterned substrates
我们数值研究不稳定重力驱动的三维液体薄膜的纵向条纹和棋盘排列的疏水图案化基板上的动力学。薄膜可以优先在亲水性纵向条纹上引导，而指状物在相邻的疏水性条纹上发展，如果它们的宽度足够大。在棋盘图案上，膜指进发生在疏水域上，而侧向扩展有利于亲水域，提供了调节膜的生长速率的机制。通过运动学的参数，我们定量预测的接触线上的棋盘安排的增长率，提供了第一步的潜在技术，控制薄膜生长的实验装置。
2010-01-20 cond-mat.soft
Mass transfer during drying of colloidal film beneath a patterned mask that contains a hexagonal array of holes
我们模拟了一个实验，其中当刚好在液滴上方的掩模主要允许从掩模中的孔正下方的液滴自由表面蒸发时，允许薄的胶态固着液滴在水平亲水表面上变干[Harris D J，Hu H，Conrad JC和Lewis JA 2007 \textit{Phys. Rev. Lett.} \textbf{98} 148301]。我们考虑了一种特殊的情况下，当中心到中心的间距孔是远远小于滴直径。在我们的模型中，平流，扩散和沉降被考虑在内。采用FlexPDE对对流扩散方程进行有限元求解。模拟表明，随着溶剂蒸发，胶体颗粒在孔下方积聚。扩散可以减少这种积累。
2015-09-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Novel Colloidal Crystalline States on Two Dimensional Periodic Substrates
我们表明，使用数值模拟，丰富多样的新颖的胶体晶体状态实现正方形和三角形的二维周期性基板，可以实验创建使用交叉激光阵列。当有更多的胶体比潜在的基板最小值，多个胶体被困在每个基板最小值，并作为一个单一的粒子与旋转自由度，从而产生一种新的类型的取向秩序。我们称这些状态为胶体分子晶体。也可以发生两步熔融，其中单个胶体分子最初旋转，破坏整体取向顺序，然后开始孔间胶体跳跃。
2002-01-15 cond-mat.soft
Comparing kinetic Monte Carlo and Thin-Film Modeling of Transversal Instabilities of Ridges on Patterned Substrates
我们采用动力学蒙特卡罗（KMC）模拟和薄膜连续模型来比较研究横向（即，Plateau-Rayleigh）不稳定性。它表明，发生不稳定性的演变定性同意两个模型之间的一个单一的脊以及两个弱相互作用的脊。特别是，它示出了两个模型的不稳定性发生在定义良好的长度和时间尺度上，对于KMC模型，显着大于热力学波动的内在尺度。这进一步证明了相似的色散关系表征的线性不稳定模式。
2017-03-02 cond-mat.soft
Normal and lateral critical Casimir forces between colloids and patterned substrates
我们研究的正常和横向有效的临界Casimir力作用于一个球形胶体浸没在一个关键的二元溶剂和接近的化学结构基板交替吸附偏好。我们计算了相应势的普适标度函数，并将我们的结果与最近的实验数据进行了比较[Replika F.，Zvyagolskaya O.，Hertlein C.赫尔顿湖，和Bechinger C.，物理学评论快报，101，208301（2008）]。实验电位被正确地捕捉到我们的预测，只有通过占基板图案的几何细节，根据我们的理论，临界卡西米尔力原来是一个敏感的探针。
2009-12-17 cond-mat.soft
Layer-by-layer assembly of colloidal particles deposited onto the polymer-grafted elastic substrate
利用自洽场和密度泛函理论，我们提出了一种在聚合物接枝基底上实现胶体空间有序排列的新途径。我们发现，接枝聚合物到基板上可以有效地控制沉积的胶体之间的平衡的结果的空间分散的胶体沉降力和熵弹性力的刷子，和胶体可以形成意想不到的有序结构上的接枝基板。胶体颗粒在弹性“软”基底上的沉积过程包括两个步骤：刷介导的胶体晶体的一维排列和受控的逐层生长，所述逐层生长由非吸附性聚合物溶剂熵驱动，随着颗粒的增加。结果表明，通过简单地使用接枝基板，而不是周期性图案化的模板，在适当选择的胶体尺寸，有效的沉积电位，刷覆盖密度的高度有序和无缺陷的结构的生产的可能性。
2006-11-04 cond-mat.soft
Reentrant Disordering of Colloidal Molecular Crystals on 2D Periodic Substrates
我们研究胶体有序和无序的二维周期性基板上的每个基板的胶体的数量最小是两个或三个。胶体形成具有取向有序的二聚体或三聚体状态，称为胶体分子晶体。在一个固定的温度下，在没有基板的情况下，胶体是在一个三角形的浮动固体状态，在增加基板的强度，我们发现一个过渡到一个有序的胶体分子晶体状态，然后过渡到一个无序的状态，其中胶体仍然形成二聚体或三聚体，但失去了取向顺序。这些结果与最近的实验结果一致。
2004-04-23 cond-mat.soft
Critical Casimir effect for colloids close to chemically patterned substrates
胶体浸没在临界或近临界二元液体混合物中并靠近化学图案化的衬底，受到占主导地位的强度的法向和侧向临界卡西米尔力。对于单个胶体，我们计算这些吸引力或排斥力和相应的临界Casimir势的平均场论。在这种方法中，我们还讨论了质量的Derjaguin近似，并将其应用到蒙特卡罗模拟数据可用于系统的研究。我们发现，Derjaguin近似的有效性的范围是相当大的，它只失败的表面结构是非常小的胶体的大小和它的距离从基板的几何平均值相比。对于基底的某些化学结构，作用在胶体上的临界卡西米尔力可以作为颗粒和基底之间的距离的函数改变符号;这提供了在一定距离处稳定悬浮的机制，其可以通过温度强烈调节，即，灵敏度大于200 nm/K。
2010-05-07 cond-mat.soft
Alignment of cylindrical colloids near chemically patterned substrates induced by critical Casimir torques
最近的实验已经证明了一个波动引起的横向捕获的球形胶体颗粒浸没在二元液体混合物附近的临界分层点，并暴露于化学图案化的基板。受这些实验的启发，我们研究了这种有效的相互作用，被称为临界卡西米尔效应，细长的圆柱形胶体。这增加了定向自由度。当胶体颗粒靠近化学结构化基底时，作用在胶体上的临界Casimir扭矩出现。我们根据Derjaguin近似计算这个扭矩。后者的有效性范围通过平均场论进行评估。这种评估表明，Derjaguin近似是可靠的实验相关制度，使我们将其扩展到Janus粒子赋予相反的吸附偏好。我们的分析表明，关键的Casimir相互作用能够实现良好定义的，可逆的化学均匀和Janus圆柱体的对齐。
2014-05-08 cond-mat.soft
Compatibility waves drive crystal growth on patterned substrates
我们探讨了从几个粒子核开始的结构化模板上的胶体单层中的结晶。衬底结构与生长晶体结构之间的竞争导致了新的晶体生长方案。与晶体生长在一个良好定义和连接的晶体-流体界面生长到流体中的散装不同，我们确定了一种机制，其中规定的核与底层衬底结构的“兼容性波”决定了生长方向和效率。的生长过程是强烈的各向异性和收益通过瞬态岛形成在前面的初始固-液界面。我们证明了这种兼容性波的概念，包括一个正方形晶格和准晶图案的衬底结构的一大类的有效性。动力学密度泛函理论，它提供了一个微观的方法来结晶过程中的胶体硬球。我们的预测可以在实验中验证受限胶体，也承担后果的结构基板上的分子晶体生长。
2013-07-08 cond-mat.soft
Colloidal Dynamics on Disordered Substrates
利用朗之万模拟，我们研究驱动胶体相互作用的淬火无序。对于弱基质，胶体形成有序状态并弹性脱钉。对于增加衬底强度，我们发现一个尖锐的交叉不均匀的脱钉和脱钉力的大幅增加，类似于超导体中的峰值效应。速度与驱动力的曲线显示临界脱钉，与标度指数的变化发生在无序交叉的顺序。当施加突然的驱动力脉冲时，在无序状态下出现明显的瞬变，这是由于形成了长寿命的胶体流动通道。
2001-11-15 cond-mat.soft
Interactions between colloidal particles induced by polymer brushes grafted onto the substrate
我们调查的两个胶体粒子之间的相互作用能或沉浸在非吸附聚合物刷接枝到基板上作为一个功能的分离的粒子通过使用自洽场论计算。根据胶体的大小和渗透深度，我们证明了存在的排斥能垒的几个$k_{B}T$，这可以解释为分离的相互作用能分为三个部分：胶体-聚合物的界面能，熵的贡献，由于“耗尽区”重叠的胶体颗粒，和熵弹性能量的接枝链的颗粒压缩。排斥势垒的存在，这是完全熵的起源，可以导致动力学稳定的混合物，而不是耗尽絮凝或相分离。因此，目前的结果可能会建议一种方法来控制胶体的自组装行为的目标结构的形成，通过调整在适当选择的胶体尺寸，有效重力（影响渗透深度），和刷覆盖密度的接枝基板上的胶体相互作用。
2006-10-18 cond-mat.soft
Mesoscopic modelling of droplets on topologically patterned substrates
我们提出了一个格子玻尔兹曼模型来描述微滴在拓扑图案化衬底上的扩散。我们将其应用于模拟由微米级柱阵列覆盖的表面上的超疏水行为。我们发现图案化导致接触角从$110^o$大幅增加到$156^o$。
2004-01-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Critical Casimir forces steered by patterned substrates
在软物质中的各种有效力中，所谓的临界Casimir力的空间范围和方向-由接近连续相变的增强热涨落产生-可以在很大程度上被控制和可逆地修改。特别是，微小的温度变化的流体溶剂，这提供了近临界的热波动，导致溶质颗粒之间的有效相互作用的范围和强度的显着变化。此功能允许控制，例如，胶体分散体的聚集或胶体在化学或形貌图案化基底存在下的空间分布。作用在溶质颗粒上的有效力的空间方向仅取决于浸没颗粒的表面性质，并且可以通过适当图案化的表面在空间上调制。这些临界Casimir力在很大程度上与溶剂和限制表面的特定材料性质无关。临界现象的这一特性的普遍性允许在合适的代表性和简化模型方面对临界卡西米尔力进行系统和定量的理论研究。在这里，我们强调了最近的理论和实验进展，特别强调的许多可能性控制这些部队的基板图案的临界卡西米尔部队。
2010-11-08 cond-mat.soft
Periodic Droplet Formation in Chemically Patterned Microchannels
模拟结果表明，当相分离的二元AB流体被驱动流过微通道中的化学图案化基底时，流体表现出独特的形态不稳定性。对于所研究的图案，这些不稳定性引起同时的、周期性的A中B和B中A的单分散液滴的形成。系统在时间无关行为和结构特征中的不同类型的规则的非衰减振荡之间分叉。即使在没有流体动力学相互作用的情况下也观察到令人惊讶的复杂行为，并且该行为是由流体流和图案化基底之间的相互作用引起的，这将非线性引入动力学系统。
2003-05-12 cond-mat.soft
Collective Directional Locking of Colloidal Monolayers on a Periodic Substrate
我们研究了当单层顺磁性胶体粒子被驱动穿过三角形晶格的磁泡时产生的方向锁定效应。我们使用外部旋转磁场来产生二维行波棘轮，迫使粒子沿着与晶格的两个晶轴相交的方向传输。我们发现，而单个粒子没有显示出优先方向，集体效应诱导横向电流和定向锁定在高密度通过自发对称性破缺。胶体电流可以通过额外的偏置场极化，该偏置场使得一个传输方向在能量上是优选的。
2020-01-19 cond-mat.soft
Experimental observation of directional locking and dynamical ordering of colloidal monolayers driven across quasiperiodic substrates
我们实验研究了相互作用的胶体单分子层的结构行为，该胶体单分子层被驱动穿过由光学干涉图案产生的十次准周期势景观。当驱动力的方向变化时，我们观察到单层被定向锁定在对应于底层电势的对称轴的角度上。在这样的锁定步骤，我们观察到一个动态有序的近晶相与最近的模拟。我们证明，这种动态排序是由于粒子通道形成的间隙和非间隙粒子的相互作用。
2012-06-26 cond-mat.soft
Phase behaviour of colloidal assemblies on 2D corrugated substrates
我们调查-Monte Carlo计算机模拟-二聚体胶体分子的相位行为的周期性基板与正方形对称。这些分子形成于受到周期性外部约束的带电胶体的二维悬浮液中，这可以通过光学方法在实验上实现。我们研究的位置和取向顺序的演变，通过改变整个熔融转变的温度。我们提出并评估适当的序参量以及比热容，并表明，位置相关性的衰减属于一类交叉过渡，而取向熔化是一个二级相变。
2012-04-24 cond-mat.soft
Colloidal ionic complexes on periodic substrates: ground state configurations and pattern switching
我们从理论和数值上研究了周期性衬底势作用下的“胶体离子团簇”的有序性。每个团簇由三个带电的球形胶体组成：两个带负电，一个带正电。衬底是一个正方形或矩形阵列的陷阱，每个限制一个这样的集群。通过改变晶格常数从大到小，观察到的团簇首先是棒状的，并形成铁和反铁相，然后它们弯曲成香蕉状的形状，最后凝聚成球状结构。值得注意的是，在单簇结构和双簇结构之间的宽参数范围内，我们发现了由六个胶体组成的稳定的超复合物，形成葡萄状或火箭状结构。我们研究了通过施加外电场实现宏观模式切换的可能性。
2011-02-08 cond-mat.soft
Percolation of functionalized colloids on patterned substrates
我们通过蒙特卡罗模拟研究了功能化胶体在图案化基底上的逾渗性质。胶体颗粒被建模为硬盘上的三个均匀分布的有吸引力的补丁在其周边。我们将衬底上的图案描述为以规则正方形或六边形晶格排列的半径为$R_p$的圆形势阱。我们发现一个非单调行为的逾渗阈值（包装分数）作为$R_p$的函数。对于有吸引力的阱，如果圆形阱不重叠，则渗滤阈值高于清洁（非图案化）衬底的渗滤阈值，并且如果阱重叠，则渗滤阈值只能更低。对于排斥势阱，我们发现相反的行为。此外，在高填充分数的结构和键缺陷的形成抑制渗流。因此，渗流图是重入的，在非常低和中等密度下发生非渗透状态。
2018-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Lipid exchange enhances geometric pinning in multicomponent membranes on patterned substrates
支持的脂质双层具有液体有序/无序域的实验已经表明，脂质域的空间排列和它们的化学组成强烈地受基板的曲率的影响。此外，理论预测表明，这两种效果是密切相关的双层的封闭拓扑结构。在这项工作中，我们测试这一假设制造支撑膜组成的各种形状的胶体颗粒躺在一个平面基板。单个脂质双层包覆胶体和基质两者，允许它们之间的局部脂质交换，从而使系统在化学上开放，即能够与胶体附近的外部储库交换热量和分子。通过重建该系统的吉布斯相图，我们表明，自由能景观直接影响的几何形状的胶体。此外，我们发现，当地的脂质交换增强钉扎的液体无序相在高度弯曲的地区。这使我们能够提供域的弯曲模量差的估计。最后，通过结合实验和数值数据，我们预测的结果可能的实验悬链线和锥形颈部，并表明，这些几何形状可以大大提高精度的弯曲模量的当前估计。
2019-12-04 cond-mat.soft
Slip length dependent propulsion speed of catalytic colloidal swimmers near walls
由于自生流体流动而推进的催化胶体游泳者表现出对表面的强烈亲和力。我们在这里报告的实验测量显着不同的速度，这样的microswimmer在附近的基板由不同的材料。我们发现，速度与基板上的溶液接触角$θ$，这反过来又涉及到相关的流体动力学基板滑移长度，作为$V\propto(\cosθ+1)^{-3/2}$的规模。我们发现，这种依赖性可以归因于游泳者和基板之间的渗透耦合。我们的工作指出，在墙上的流体动力学滑动，虽然往往不考虑，可以显着影响催化游泳者的自推进。
2019-09-09 cond-mat.soft
Surface-directed Spinodal Decomposition on Morphologically Patterned Substrates
本文是对{ \it表面定向旋节分解}（SDSD）的两部分论述中的第二部分，即，在被二元混合物的组分之一润湿的表面处润湿和相分离的动力学的相互作用。在我们的第一篇论文[P. Das，P.K. Jaiswal和S. Puri，Phys. Rev. E { \bf 102}，012803（2020）]，我们研究了化学异质性和物理平坦基底上的SDSD。在本文中，我们研究了SDSD化学均匀，但形态图案化基板上。这种基材出现在各种各样的技术应用中。我们的目标是提供一个理论上的理解SDSD在这种情况下。我们提出了详细的数值计算结果域生长的内部和上方的凹槽在基板上。形态演变可以根据源自包括基底的不同表面的SDSD波的干涉来理解。
2020-08-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Domain and Stripe Formation Between Hexagonal and Square Ordered Fillings of Colloidal Particles on Periodic Pinning Substrates
利用大规模的数值模拟，我们研究了有序的胶体颗粒的方形周期性的二维松饼锡基板组成的平面与本地化的钉扎网站。我们发现，当有四个粒子每个钉扎网站，粒子采用六角排序，而五个粒子每个钉扎网站，出现一个正方形的顺序。对于每个钉扎位点的四个和五个粒子之间的填充物，我们确定了丰富多样的不同的有序制度，包括无序的晶界，晶体条纹结构，超晶格有序，无序的补丁安排。我们使用Voronoi分析，能量色散和有序的域的不同制度的特点。我们发现，我们观察到的许多边界形成功能发生在广泛的其他填料。我们的研究结果表明，可以实现与松饼锡周期性钉扎基板的晶界剪裁。
2012-11-16 cond-mat.soft
Surface-Directed Spinodal Decomposition on Chemically Patterned Substrates
{ \it表面定向旋节分解}（SDSD）是在表面处相分离和润湿的动力学相互作用。这一过程具有重大的科学和技术意义。在本文中，我们报告的结果从数值研究SDSD的化学图案化基板上。我们考虑简单的表面图案为我们的模拟，但大多数的结果适用于任意图案。在靠近表面的层中，我们观察到从{ \it表面注册制度}到{ \it相分离制度}的动态交叉。我们研究这种交叉使用逐层关联函数和结构因子，和域长度尺度。
2020-06-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the influence of a patterned substrate on crystallization in suspensions of hard spheres
利用计算机模拟研究了单分散硬质球在三角形点阵衬底诱导下的过饱和悬浮液中的晶体成核与生长。主要的结果是，压缩基板是湿的结晶相（结晶相直接出现，没有任何诱导时间），而拉伸基板，我们观察到异质成核。形核微晶的形状波动很大。在均匀成核的情况下，已经观察到无定形前体（Phys.Rev.Lett. { \bf 105}（2）：025701（2010））。对于异质成核，我们没有发现这样的前体。流体直接转化为高度有序的微晶。
2012-01-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Patterned Substrates Unlock Self-Electrophoretic Phenomenon in Active Janus Microswimmers
Istituto di BioRobotica-Scuola Superiore Sant’Anna（机器人研究所圣安娜高等学院）；Wageningen University & Research（瓦赫宁根大学与研究）；Center for Materials Interfaces, Electron Crystallography, Italian Institute of Technology（意大利理工学院材料界面与电子晶体学中心）
本文提出用含球形凹槽的图案化基底制备Janus主动粒子，可调控铂厚度对比度、抑制Pt桥，在2.5% H₂O₂中提升推进效率，间接支持自电泳为主动粒子主要推进机制。
2026-09-04 cond-mat.soft
Local phase transitions in driven colloidal suspensions
利用动力学密度泛函理论和布朗动力学模拟，研究了在接近双结点液体侧的热力学状态点处，示踪粒子对胶体悬浮液密度分布的影响.在散装系统中，我们发现，一个局部区域的胶体贫相，一个“空化泡”，后面的移动示踪剂的形式。空化气泡的程度作为示踪剂的大小和速度的函数进行了研究。限制边界的加入使我们能够研究在衬底和在粒子表面的局部相不稳定性之间的相互作用。当基板和示踪剂相互排斥的胶体，我们观察到基板和示踪剂之间形成的胶体贫桥。当剪切流平行于基底施加时，桥变得扭曲，并且在足够高的剪切速率下，从基底断开以形成空化泡。
2017-11-30 cond-mat.soft
2D colloidal condensation driven by substrate elasticity
这篇论文已被作者撤回。
2011-05-12 cond-mat.soft physics.bio-ph
Templeting of Thin Films Induced by Dewetting on Patterned Surfaces
基于三维非线性模拟，考虑了流体动力学和表面能量相互作用，研究了周期性条纹表面（由交替的多条纹和少条纹组成）上液体薄膜中图案的不稳定性、动力学和形态转变.膜破裂被抑制在一些潜在的不稳定的noncrossites时，他们的间距是低于一个特征的不稳定性的长度尺度，其上限是接近的旋节线的长度尺度。只有当（a）基底图案的周期性与特征长度尺度紧密匹配，以及（b）条带宽度在由下临界长度和上过渡长度界定的范围内时，薄膜图案才紧密地复制基底表面能图案，在下临界长度以下不发生不均匀断裂，在上过渡长度以上形成与基底图案几乎不相似的复杂形态特征。
2001-01-25 cond-mat.soft
Nanoscale fluid flows in the vicinity of patterned surfaces
分子动力学模拟的稠密和稀薄的流体，包括小分子链在化学图案化的纳米通道预测一种新的切换从Poiquille活塞流沿通道。我们还展示了类似于化学图案化基底上的纳米滴的莲花效应的行为。我们的研究结果表明，人们可以控制和利用纳米级的流体的行为，使用化学图案。
2006-03-18 cond-mat.soft
Unconventional Localization Prior to Wrinkles and Controllable Surface Patterns of Film Substrate Bilayers Through Patterned Defects in Substrate
介绍了一种新型的双层膜，它由一个硬膜粘附在一个软基底上，在膜和基底界面下有图案化的孔组成。为了揭示表面图案的转变，二维平面应变模拟进行单轴压缩的缺陷双层。尽管基底被认为是线性弹性材料，但缺陷的存在可以直接触发局部脊状的形成，然后从具有相对小的压缩应变的平坦表面折叠构型。随后是在进一步的整体压缩下褶皱和皱纹共存的阶段。这种相变逆转了无缺陷基板的传统褶皱到脊或折叠的转变。研究还发现，初始分叉的发生高度依赖于孔的空间结构和几何形状，因为缺陷的相互作用允许更多的应变消除机制超越了扭曲。此外，丰富多样的周期性表面拓扑结构，包括整体波，局部化，锯齿状和共存的特征的褶皱和皱纹，可以通过改变直径，深度和间距的孔以及压缩应变，这提供了一个潜在的方法来工程各种表面图案的应用。
2017-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ground states of colloidal molecular crystals on periodic substrates
球形胶体在周期性外场作用下的二维悬浮液表现出丰富的分子晶相。我们研究在模拟的基态配置的二聚体和三聚体系统，实现正方形和三角形晶格，当两个或三个宏离子被困在每个外部潜在的最小值。的棋盘格或条纹类型的二分订单报告一起更复杂的四分订单，设想聚集在一个单一的潜在的最低限度作为一个复合刚性物体的胶体的缺点进行了讨论。这项工作也揭示了简化假设的基础上以前的理论治疗，使可能的自旋模型的映射。
2008-02-01 cond-mat.soft
Instabilities in Drying Colloidal Films: Role of Surface Charge and Substrate Wettability
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
研究揭示了粒子表面电荷与基底润湿性对干燥胶体薄膜裂纹和剥离行为的影响，通过实验分析了不同电荷和基底条件下的蒸发动态和裂纹模式。
2026-01-25 cond-mat.soft
Depletion potentials near geometrically structured substrates
使用最近开发的所谓的白熊版本的罗森菲尔德的基本措施理论，我们计算之间的耗尽电位的硬球胶体颗粒在溶剂中的小硬球和简单的模型的几何结构基板：一个直角的楔形或边缘。在楔形几何形状中，有一个强大的吸引力超出了相应的一个附近的平面壁，显着影响的结构的胶体悬浮液在楔形。根据实验研究，对于边缘几何形状，我们发现了几个$k_B T$的数量级的自由能垒，它排斥来自边缘的大胶体颗粒。
2003-03-07 cond-mat.soft
Effect of the density of pillar-patterned substrates on the contact mechanics: Transition from top to mixed contact with a detailed pressure-field description
当球面透镜与周期性图案化衬底彼此压靠时，观察到它们之间的不同接触状态。当仅最高基底部分接触透镜时发生顶部接触，而混合接触意味着最高和最低基底部分都与透镜接触。在本文中，我们研究了基板的图案密度，以及它的物理特性和透镜的物理特性，决定了从顶部接触到混合接触的过渡。实验和数值模拟已经进行，作为补充的方法来获得数据，并已开发的理论分析，以获得洞察的物理参数的接触过渡的效果。因此，提出了一个相图，在负载和接触半径方面，结合了三种方法（实验，数值和理论）的观察结果，揭示了三种接触机制的边界：（1）确定性驱动的接触，（2）顶部接触，和（3）混合接触。
2021-11-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Random Sequential Adsorption: From Continuum to Lattice and Pre-Patterned Substrates
随机顺序吸附（RSA）模型已成为物理化学中各种现象的范例，以及在其他领域，如生物学，生态学和社会学。在目前的工作中，我们调查方面的RSA模型的方法和性能的堵塞状态获得了大量的时间在连续沉积与晶格基板上，并在预图案化的表面上。后一种模型最近一直在努力使用预图案化作为一种工具，以提高自组装在微米和纳米级表面结构工程的背景下的兴趣。
2007-01-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Block Copolymer Films with Free Interfaces: Ordering by Nano-Patterned Substrates
我们研究嵌段共聚物（BCP）图案化的基板上，其中顶部聚合物膜表面不受约束，但它是一个自由的界面，自适应其形状。特别是，我们调查的自由界面起伏的BCP膜的润湿诱导的纳米图案化的基板的组合效果。对于有限体积的BCP材料，我们发现平衡液滴由共存的垂直和平行的层状域。BCP的自组装地形图案化的基板上进行了研究，它被发现，自由界面诱导的混合形态的平行和垂直域耦合与非平坦的自由界面。在这两种情况下，自由界面放松了强约束，否则将由一个固定的顶部边界（这是常用的模拟），并强烈影响BCP排序。我们的研究有一些有趣的后果，实验装置的图形外延和纳米压印光刻。
2012-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The cell adaptation time sets a minimum length scale for patterned substrates
组织培养的结构和动力学强烈依赖于底层基质的物理和化学性质。受无机材料背景下先前进展的启发，已提出使用图案化培养表面作为诱导细胞组织中的空间依赖性的有效方式。然而，细胞移动和扩散，并且外部刺激到生物信号的转导不是瞬时的。在这里，我们表明，模式的保真度取决于扩散（$τ_D$）和适应（$τ$）时间之间的关系。自推进Voronoi模型的数值结果表明，保真度与$τ/τ_D$，结果是再现了连续反应扩散模型。我们推导出一个最小长度尺度的模式，取决于$τ/τ_D$，可以远远大于细胞的大小。
2020-05-01 cond-mat.soft q-bio.CB
Trapping/Pinning of colloidal microspheres over glass substrate using surface features
由聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅等微纳米颗粒组成的悬浮液体系已成为理解胶体物理的标准模型体系。.这些系统已被证明是对自组装等现象的有用见解。胶体模型系统也被广泛用于模拟许多凝聚态现象，如淬火无序系统的动力学和玻璃化转变。使用光学或全息光镊对粒子进行精确控制对于此类研究至关重要。然而，由于光捕获技术的低通量，对无序空间中的聚集现象如堵塞和群集行为的研究受到限制，本文提出了一种在微流体环境中将聚苯乙烯微球捕获并钉扎在三角形脊状微结构上的技术。由于流体动力学相互作用和非特异性粘附力的综合作用，发生捕获/钉扎。该方法允许以具有高度空间准确性的任意图案捕获和钉扎微球，这可以用于研究各种集体现象的基本原理以及诸如基于珠分离测定的生物传感器的应用。
2017-10-03 cond-mat.soft
Anisotropic wetting and de-wetting of drops on substrates patterned with polygonal posts
我们目前的结果显示如何水滴，喷墨印刷，传播与钻石或三角形的职位晶格图案的表面上。考虑到柱宽度通常约为7 m，晶格间距在15-40 m之间，我们观察到具有3、4和6重对称性的液滴形状，这取决于晶格的对称性和柱的形状。这是界面钉扎和脱钉的不同机制的结果，其取决于相对于柱形状的接触线运动的方向。格子玻尔兹曼模拟被用来详细描述这些机制的三角柱。我们还跟踪了液滴蒸发时接触线的运动，这表明它们往往会恢复到原来的形状。为了解释这一点，我们表明，移动的容易方向是相同的蔓延和干燥的下降。我们比较了小液滴的行为与在同一位置喷射几滴所产生的较大液滴的行为。我们发现，接触线的运动是出乎意料的不敏感的液滴体积，甚至当一个球形帽的流体形成以上的职位。这些发现与微流体应用和喷墨打印中液滴形状的控制有关。
2012-10-23 cond-mat.soft
Archimedean-like colloidal tilings on substrates with decagonal and tetradecagonal symmetry
经受具有十次对称性的激光干涉图案的二维胶体悬浮液可以形成阿基米德状平铺相，其中正方形和三角形的行沿着一个方向非周期性地排列[J.Mikhael等人，Nature 454，501（2008）]。在实验中，以及在蒙特卡罗和布朗动力学模拟，我们确定了一个类似的相位时，激光场具有十四边对称。我们详细描述了这两个阿基米德式的平铺结构，并指出如何平铺彼此不同。此外，我们还估计特定的粒子密度阿基米德瓷砖相发生。最后，使用布朗动力学模拟，我们演示了如何相位失真的十次激光场的影响阿基米德瓷砖。特别地，平铺的域尺寸可以通过相位漂移和相位位移中的恒定梯度来扩大。我们证明，后者发生时，没有适当地调整干涉激光束。
2010-04-10 cond-mat.soft
Collective Vortical Motion and Vorticity Reversals of Self-Propelled Particles on Circularly Patterned Substrates
通过对极化和不相交的环状聚合物的粗粒分子动力学模拟，研究了自推进粒子在圆形图案化基底和圆形约束共同作用下的集体行为.该研究是在广泛的范围内的值的SPPs包装分数$\barϕ$，运动力$F_D$，和面积分数的图案化区域。在低包装分数，SPPs被排除在系统的中心，并表现出由基板在$F_D$的中间值占主导地位的旋涡运动。该禁区是由于驱动力和由基板引起的扭矩之间的耦合，其引起SPP的向外螺旋运动。对于高值的$F_D$，从中心的SPPs排除是由限制边界。在高值的$\barϕ$，衬底图案导致反转的涡，这成为准周期性的增加$\barϕ$。我们还发现，基板图案是能够分离的SPP基于他们的motilities。
2023-01-26 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Colloidal Deposit of an Evaporating Sessile Droplet on a Non-uniformly Heated Substrate
实验研究了含有聚苯乙烯颗粒的固着水滴在非均匀加热的玻璃上蒸发后形成的干胶态沉积物的图案和轮廓。特别是，整个衬底和颗粒尺寸的温度梯度的影响进行了研究。温度梯度施加使用帕尔贴冷却器，和侧面可视化，红外热成像，光学显微镜，光学轮廓术收集数据。在均匀加热的衬底上，得到了具有内部沉积物的环，这归因于轴对称Marangoni再循环，与以前的报道一致。然而，在非均匀加热的衬底上形成的环的尺寸在衬底的热侧和冷侧上显著不同，并且被发现是温度梯度和颗粒尺寸的函数。在较小的颗粒尺寸的情况下，热侧上的接触线脱钉并且与双不对称马兰戈尼再循环一起，其导致与热侧相比冷侧上的更大的环宽度。相比之下，在较大颗粒的情况下，接触线保持固定，并且双不对称马兰戈尼再循环在热侧平流输送更多颗粒，从而在热侧产生较大的环宽度。一个机械模型来解释为什么脱钉是依赖于颗粒尺寸。较大的温度梯度显著增加或减少环的宽度取决于颗粒的大小，由于更强的强度再循环。提出了一种在温度梯度-粒度平面上对矿床模式进行分类的制度图。
2019-09-22 cond-mat.soft
Effect of particle and substrate wettability on evaporation-driven assembly of colloidal monolayers
本文通过数值模拟研究基底与颗粒润湿性对蒸发驱动胶体单层组装的影响，揭示高基底润湿性促进六方单层形成、高颗粒润湿性可缓解低基底润湿性的不利影响，并提出并验证了预测表面覆盖率的理论模型。
2025-06-03 cond-mat.soft physics.chem-ph
Gating and tunable confinement of active colloids within patterned environments
本文通过在电场驱动的活性胶体与图案化障碍物之间设计长程排斥作用，利用电场频率调控障碍物有效尺寸，实现了活性粒子的门控与可调约束，为粒子分选和按需定位提供了新方法。
2024-12-31 cond-mat.soft
Dynamic Regimes for Driven Colloidal Particles on a Periodic Substrate at Commensurate and Incommensurate Fillings
我们研究胶体颗粒驱动周期性松饼锡基板使用数值模拟。在没有驱动力的情况下，该系统表现出丰富多样的相称和不相称的静态相，其中拓扑缺陷可以形成畴壁，有序条纹，超晶格和无序补丁制度作为填充分数的函数。当施加外部驱动时，这些不同的静态相位产生不同的动态响应。在无公度填充物处，流动通常以与拓扑缺陷结构的运动相关的局部脉冲或孤子的形式发生。我们还发现与速度力曲线的变化，拓扑缺陷安排的结构转变，以及速度分布和粒子轨迹的修改相关联的不同类型的移动状态之间的动态过渡。我们发现，有序和无序流动之间的动态转换表现出滞后，而在强无序制度没有滞后和速度力曲线是光滑的。当存在条纹图案时，可以沿着条纹方向而不是沿着驱动方向发生传输。结构动态转变也可以发生在钉扎制度时，所施加的驱动器导致扭曲的纵向钉扎的粒子，而钉扎网站捕获的粒子保持不动。
2013-06-07 cond-mat.soft
Modelling of the dewetting of ultra-thin liquid films on chemically patterned substrates: linear spectrum and deposition patterns
本文通过薄液膜方程和线性稳定性分析研究化学非均匀基底上纳米液膜的去润湿，提出从早期膜高剖面测量表面能图案的方法，并揭示最终液滴阵列对图案形状、尺寸和幅值的依赖关系。
2025-04-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Collective Sliding States for Colloidal Molecular Crystals
我们研究了胶体分子晶体在周期性衬底上的驱动，例如用光学陷阱产生的那些。在胶体分子晶体状态中发生的n-聚合产生了非常丰富的各种不同的动力学行为，包括钉扎相内的极化效应以及有序和无序滑动相的形成。使用计算机模拟，我们映射的动态相图作为一个函数的基板强度的二聚体和三聚体在三角形基板上，并关联功能的相图与运输签名。
2008-12-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Instabilities of layers of deposited molecules on chemically stripe patterned substrates: Ridges vs. drops
采用介观连续介质模型分析了有机分子沉积在具有周期性条纹状润湿图案的固体基底上的再分布实验阶段的输运机制和结构形成。横向不变的脊位于更多的条纹被确定为非常重要的瞬态和线性稳定性进行了分析。结果发现，存在两种不同的不稳定模式，导致（i）在大的脊体积的形成，从更多的条纹溢出到较少的裸露的衬底上的凸起和（ii）在小的脊体积的形成，位于更多的条纹上的小液滴。这些预测证实了二维基板的完全非线性演化方程的直接数值模拟。此外，在再分配过程中的不同的传输机制的影响进行了研究，重点对流传输的情况下，无滑移在基板上，通过在膜体中的扩散和通过在膜表面的扩散传输。特别是，它表明，运输过程既不影响线性稳定性阈值，也不影响在时间模拟中观察到的形态序列，但只有不同的过程阶段的时间尺度的比率。
2015-06-30 cond-mat.mes-hall 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
Self-sorting of Bi-dispersed Colloidal Particles near Contact Line of an Evaporating Sessile Droplet
我们调查沉积模式和相关的形态蒸发后形成的水液滴含有单分散和双分散的胶体颗粒。特别是，基板加热和颗粒直径的综合效果进行了研究。我们采用高速可视化，光学显微镜和扫描电子显微镜来表征蒸发液滴，颗粒运动，和沉积物的形态，分别。在单分散胶体颗粒的情况下，较小和较大的颗粒分别在非加热表面上形成内部沉积物和典型的环。在较大的衬底温度下，形成具有内部沉积物的薄环，这可以通过接触线的自钉扎和颗粒从接触线到液滴中心的平流来解释。在双分散的胶体颗粒的情况下，环内的胶体颗粒的自分选在较大的基板温度下发生。与较大直径的颗粒相比，较小的颗粒沉积在最外边缘处，并且在接触线附近的停滞区域中的这种优先沉积是由于基板上方的液体-气体界面的空间变化的高度。分选发生在较小和较大颗粒的直径的较小比率下。在较大的衬底温度和较大的比率下，颗粒不会被分选并且彼此混合。我们的测量结果表明，存在一个临界衬底温度以及直径比，以实现分选。我们提出了制度地图基板温度颗粒直径和基板温度直径比平面单分散和双分散的解决方案，分别。
2018-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Liquid Nanodroplets Spreading on Chemically Patterned Surfaces
通过表面能图案化来控制液滴在表面上的空间分布可用于通过选择性液体/固体润湿来控制材料向指定区域的输送。虽然存在对异质衬底上的液滴的平衡形状的研究，但对相应的润湿动力学知之甚少。我们通过研究，通过大规模的原子模拟，液体纳米液滴扩散在化学图案化的表面上，对阐明这一主题的细节取得了重大进展。提出了一个模型，为线的聚合物液体（液滴）在基板上的润湿（平衡接触角约0度）和非润湿（平衡接触角约90度）材料的交替带。液滴扩散进行了比较不同波长的图案和强度的表面相互作用的润湿条。对于小波长，液滴部分地在基底的润湿和非润湿区域上扩散以获得小于90度的有限接触角。在这种情况下，扩散的程度取决于润湿区域中的相互作用强度。观察到一个过渡，使得对于大波长，液滴通过从非润湿区域拉动材料而仅在基板的润湿区域上扩散。在大多数情况下，前体膜以强烈依赖于相互作用强度的速率在基底的润湿部分上铺展。
2005-11-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
