Isotropic-Nematic Transition and Demixing Behaviour in Binary Mixtures of Hard Spheres and Hard Spherocylinders Confined in a Disordered Porous Medium: Scaled Particle Theory
我们发展了定标粒子理论来描述无序多孔介质中硬球（HS）和硬球柱（HSC）二元混合物的热力学性质和取向有序性。利用该理论导出了HS和HSC的自由能、压强和化学势的解析表达式。通过引入Carnahan-Starling型和Parsons-Lee型修正，改进了所得结果。各向同性的相变的相图计算从分支分析的取向单重态分布函数的积分方程和从热力学平衡的条件。这两种方法都正确地预测了在低浓度的硬球的各向同性的相变。然而，热力学方法提供了更准确的结果，并能够描述在各向同性和双相的分层现象。讨论了多孔介质对HS/HSC二元混合物各向同性-非均匀相变和分层行为的影响。
2019-02-09 cond-mat.soft
Hard ellipses: Equation of state, structure and self-diffusion
我们提出了一个事件驱动的分子动力学研究硬椭圆和评估的影响，纵横比和面积分数对其物理性质。对于在纵横比（k=1-9）和面积分数（phi=0.01-0.8）的平面上的状态点，我们识别出三种不同的相，包括各向同性、塑性和塑性状态。状态方程（EOS）示出了宽范围的纵横比，并与各向同性状态的标度粒子理论（SPT）进行了比较。我们发现，SPT提供了一个很好的描述状态方程的各向同性相位的硬椭圆。当φ较大时，在各向同性相和塑性相，折合压力p随k的增大而增大，有趣的是，在塑性相，折合压力p对k的依赖性很弱。我们合理化的热力学硬椭圆的粒子运动。示出的塑性晶体形成的纵横比高达k=1.4，而外观的稳定的α相开始约在k=3。通过分析键取向相关性和角相关性，定量地确定了各向同性塑性（I-P）转变和各向同性塑性（I-N）转变的位置。正如预期的那样，发现I-P转变点随k增加，而较大的k导致发生I-N转变的面积分数较小。此外，我们的模拟强烈支持，在硬椭圆的二维双折射相位只有准长程取向秩序。进一步探讨了硬椭圆的自扩散，揭示了结构与自扩散之间的联系。我们讨论了我们的结果的玻璃化转变在硬椭圆的相关性。最后，等扩散率线的结果进行了评估，硬椭圆，我们讨论了空间尺寸的硬椭球粒子的扩散动力学的影响。
2013-06-26 cond-mat.soft
Demixing and tetratic ordering in some binary mixtures of hard superellipses
我们研究的流体相行为的二元混合物的硬超椭圆使用缩放粒子理论的超椭圆是一个一般的二维凸形物体，它可以在圆形和矩形形状之间连续调整在一个给定的纵横比。我们发现，颗粒的形状强烈影响各向同性的立方相和四方相的稳定性，即使这两个物种的纵横比是固定的。虽然各向同性各向同性分层过渡可以排除使用缩放粒子理论的一阶各向同性的和的各向同性分层过渡可以稳定的组分之间的强烈分馏。观察到在小矩形大椭圆混合物中分层趋势最强。有趣的是，在硬正方形和长方形的混合物中，在较低密度下稳定四次有序是可能的，其中长长方形形成双相，而正方形保持四次有序。
2020-08-26 cond-mat.soft
Two-stage assembly of patchy ellipses: From bent-core particlesto liquid crystal analogs
本文研究斑块椭球体经弯核二聚体中间态组装为液晶相的两步过程，通过分子动力学和蒙特卡洛模拟优化弯核单元并绘制温度-密度状态图，揭示不同液晶相的主导区域。
2024-08-02 cond-mat.soft physics.comp-ph
Density functional theory for hard-sphere mixtures: the White-Bear version Mark II
在白熊版本的基本测量理论的精神，我们推导出一个新的密度泛函硬球混合物的基础上最近的混合扩展的卡纳汉-Starling状态方程。除了能够非常准确地预测不均匀的密度分布，像原来的白熊版本，新的功能改善后，在纯流体的情况下与精确的比例粒子理论关系的一致性。我们详细研究形态热力学的背景下的一致性。有趣的是，对于纯流体，新版本的一致性程度不仅高于原来的白熊版本，而且也高于罗森菲尔德原来的基本测度理论。
2006-07-27 cond-mat.soft
Wall-Fluid and Liquid-Gas Interfaces of Model Colloid-Polymer Mixtures by Simulation and Theory
我们进行了一个模型悬浮液的硬球胶体直径$σ_c$和非吸附的理想聚合物线圈直径$σ_p$的界面性质的研究。对于与平面硬壁接触的混合物，我们从模拟中获得的壁-流体界面自由能，$γ_{wf}$，尺寸比$q=σ_p/σ_c=0.6$和1，使用热力学积分，并研究（过量）的胶体，$Γ_c$，和聚合物，$Γ_p$，在硬壁的吸附。自由液-气界面的界面张力$γ_{lg}$在模拟中通过三种不同途径获得：i）根据毛细波理论的预测，从研究界面宽度的系统尺寸依赖性，ii）从巨正则系综中共存时胶体密度的概率分布，以及iii）对于胶体液体完全润湿壁的状态点，从将$γ_{lg}$与壁-液体和壁-气体界面张力之差$γ_{wl}-γ_{wg}$关联的Young方程。此外，我们计算$γ_{wf}, Γ_c$，和$Γ_p$使用密度泛函理论和基于自由体积理论的标度粒子理论。模拟结果与密度泛函理论的结果吻合较好，而标度粒子理论的结果定量地偏离，但再现了一些基本特征。从三种不同的路线得到的$γ_{lg}$的模拟结果都是很好的协议。密度泛函理论预测的$γ_{lg}$具有良好的精度为高聚合物储层充填分数，但产生的模拟结果接近临界点的偏差。
2005-05-30 cond-mat.soft
Uniform phases in fluids of hard isosceles triangles: one component and binary mixtures
我们制定的比例粒子理论的一般混合物的硬等腰三角形和计算不同的相图的单组分流体和某些二元混合物。硬三角形的流体表现出复杂的相行为：（i）存在六重对称的triatic相，（ii）各向同性-单轴向列相转变在一定的纵横比范围内是第一级的，和（iii）单组分系统表现出向列相-向列相转变在临界点结束。我们发现triatic阶段是稳定的，不仅为等边三角形，但也为三角形相似的长宽比。我们把研究的重点放在对称混合物的情况下的二元混合物：等颗粒面积与纵横比（$κ_i$）对称的等边一：$κ_1κ_2=3$。对于这些混合物，我们发现，除了一阶各向同性的，向列相的过渡（后者在临界点结束）：（i）区域的triatic相稳定性，即使是由颗粒，不形成这个阶段的单组分限制，和（ii）朗道点的存在下，两个各向同性的，向列相的一阶过渡和向列相的分层过渡合并。这种相行为类似于杆和板的对称三维混合物的相行为。
2018-05-10 cond-mat.soft
Effect of clustering on the orientational properties of a fluid of hard right isosceles triangles
最近的研究表明，硬直角三角形流体具有四重和准八重（八度）取向对称性。然而，二维各向异性流体的标准密度泛函理论，基于两体相关性，并扩展到包含三体相关性，未能描述这些对称性。为了解释八度对称性的起源，我们假设强的粒子聚集是一个关键因素。我们使用缩放粒子理论来分析硬直角三角形和正方形的四种二元混合物，其中三种是单组分流体的极端模型，其中直角三角形可以作为单体实体与三角形二聚体，正方形二聚体或正方形四聚体一起存在。相图表现出丰富的现象学，与分层和三相共存。更重要的是，在某些情况下，三角形的取向分布函数在相对粒子角0、$π/2,$和$π$处具有同样高的峰，表示四重四阶，但也有位于$π/4$和$3π/4$处的次峰，这是八重八阶的特征。此外，我们扩展的二元混合物模型的四元混合物组成的四种类型的集群：单体，三角形和正方形的二聚体，和正方形的四聚体。该混合物使用比例粒子理论在固定簇分数的限制下进行分析。除了明显的四阶相促进四聚体，我们发现，对于某些集群组合物，单体的总取向分布函数可以表现出准八倍（八度）对称性。该研究提供了证据的重要性的集群来解释特殊的取向性质的液晶相在一些二维流体。
2022-01-18 cond-mat.soft
Class of consistent fundamental-measure free energies for hard-sphere mixtures
在基本测度理论中，硬球流体混合物的体积过剩自由能量密度被假定为仅通过四个标度粒子理论变量${ξ_α}$取决于部分数密度${ρ_i}$，即，$Φ({ρ_i})\toΦ({ξ_α})$。通过施加一致性条件，在此证明了这样的相关性必须具有$Φ({ξ_α})=-ξ_0\ln(1-ξ_3)+Ψ(y)ξ_1ξ_2/(1-ξ_3)$的形式，其中$y\equiv {ξ_2^2}/{12πξ_1 (1-ξ_3)}$是标度变量，而$Ψ(y)$是可以从单组分体系的自由能量密度确定的任意无量纲标度函数。扩展到非齐次的情况下，实现了由基本措施（标量，矢量和张量）加权密度${n_α(\mathbf{r})}$的变量${ξ_α}$的标准替代。与计算机模拟的比较表明，这种体自由能优于白熊之一。
2012-10-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Orientational glass in mixtures of elliptic and circular particles: Structural heterogeneities, rotational dynamics, and rheology
采用分子动力学模拟，在二维平面上，采用Lennard-Jones势，研究了椭圆粒子和圆形杂质混合物中具有四极对称性的取向玻璃.在适度的长径比（$=1.2$）和适度的尺寸比（$=1.2$）下，我们实现了在相对较高温度下的塑性晶体$T$。随着$T$的进一步降低，我们发现对于非常小的杂质浓度$c$，存在结构相变，对于不小的$c$，存在钉扎无序取向。在平面排列中，椭圆被杂质锚定。随着$c$的增加，由等腰三角形组成的取向畴逐渐变小，形成具有晶体有序性的取向玻璃。在我们的模拟中，杂质分布变得不均匀，从液体淬火，然后产生旋转动力学不均匀性。我们还研究了取向玻璃的流变学，以预测形状记忆效应和超弹性效应，其中很大一部分应变是由于集体取向的变化。
2013-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Demixing behavior in two-dimensional mixtures of anisotropic hard bodies
缩放粒子理论的硬discorectangles和硬矩形的二元混合物的二元混合物被用来预测可能的液晶分层方案在两个维度。通过从各向同性相的分叉分析，它表明，各向同性的分层是可能的，在二维液晶混合物的硬凸体。这种分叉分析测试对严格计算的相图的框架中的限制取向的二维模型（Zwanzig模型）。通过取向分布函数的参数化计算了硬圆盘矩形二元混合物的相图。结果表明，对于硬磁盘和硬磁盘矩形的混合物，不仅存在各向同性的向列分层，而且还存在以临界点为终点的向列分层，以及各向同性的向列-向列三相点。
2005-09-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Attractive interaction and bridging transition between neutral colloidal particles due to preferential adsorption in a near-critical binary mixture
我们研究了溶剂介导的两个中性胶体颗粒之间的相互作用，由于优先吸附在近临界二元混合物。我们使用最近的局部泛函理论$[$ J. Chem. Phys. { \bf 136}，114704（2012）$]$考虑了由于临界涨落引起的重整化效应。我们计算了自由能和两个胶体粒子之间的力作为温度$T$，远离胶体粒子的组成$c_\infty$，和胶体分离$\ell$的函数。当储层中受胶体表面青睐的组分较差时，相互作用大大增强。对于这样的非临界组合物，我们发现一个表面的一阶桥接过渡$\ell= \ell_{\rm cx}(T,c_\infty)$在$T$ - $c_\infty$ - $\ell$空间中的一个普遍的，缩放的形式，跨越其中的不连续的变化之间发生分离和桥接状态。该表面从体共存表面（CX）开始并且在桥接临界线$\ell= \ell_{c}(T)$处结束。在接近临界线时，不连续性消失，并且力相对于$T$和$\ell$的导数都发散。此外，如果$c_\infty$（或$T$）在$\ell$保持小于$\ell_c(T)$的情况下从CX上的值变化到远离CX的值，则桥接状态连续地变为分离状态。
2013-07-03 cond-mat.soft
Theory for Glassy Behavior of Supercooled Liquid Mixtures
提出了一个过冷液体混合物的玻璃态动力学模型。给定单个过冷液体的弛豫行为，该模型预测了它们的混合物的弛豫时间随着温度的降低。该模型基于玻璃化动力学的动力学促进理论，为过冷液体的弛豫和玻璃化提供了物理基础。这与经验线性插值（例如，通常用于预测液体混合物的玻璃化转变温度的戈登-泰勒方程）形成对比。为了理解过冷液体混合物的行为，我们考虑了动力学约束的East模型的多组分变体，其中组分具有不同的能量标度，并且当局部移动区域，即，激励，是存在的。使用变分方法，我们确定一个有效的单组分模型与一个单一的有效能量尺度，最好的近似混合物。当缩放由这个单一的有效能量，我们表明，许多液体混合物的实验弛豫时间都崩溃到“抛物线定律”预测的动力学促进理论。该模型可用于预测玻璃质材料的混合物的传输特性和玻璃化转变温度，在大气化学，生物学和制药的影响。
2019-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Demixing and orientational ordering in mixtures of rectangular particles
使用比例粒子理论的二元混合物的二维硬颗粒的旋转自由度，我们分析的稳定性的双相和分层相行为的各种混合物，集中在情况下，其中至少有一个组成的硬矩形或硬正方形。硬矩形的纯流体除了通常的单轴取向相之外，还可以表现出具有两个指向矢的附加（四轴）取向相，其类似于三维流体中的双轴或立方相。有计算机模拟的证据表明，四次相可能是稳定的相位与空间秩序的矩形与低纵横比。由于硬矩形与其他本身不具有稳定的四次有序的颗粒混合，四次相通过第一或第二阶相变而不稳定为单轴晶相或各向同性相;对于低纵横比的硬矩形，四次有序在相对大的体积分数范围内持续存在。这些转变的顺序取决于颗粒的几何形状，尺寸和混合物的热力学条件。混合物的第二组分被选择为硬盘或圆盘矩形，其几何形状与矩形不同，导致填充挫折和分层行为，或者简单地为不同纵横比的矩形。这些混合物可能是很好的候选人，用于观察在硬颗粒的单层中的结晶稳定的四次相。最后，流体（各向同性-四次或四次-四次）相之间的分层被认为是发生在不同尺寸的硬正方形的混合物时，尺寸比是足够大的。
2007-05-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nanoscale heterogeneous phase separation kinetics in binary mixtures: Multistage dynamics
为了研究液体二元混合物旋节线分解过程中相分离动力学的动力学特征，（如水和环己烷、水和2，6-lutidiene或甲醇和环己烷），我们研究了初始快速指数增长（Cahn-Hilliard政权）和随后的交叉到一个慢得多，非指数长时间增长（所谓的标度制度），通过结构破坏二元液体混合物的原子分子动力学（MD）模拟。特别是，我们结合了我们的MD模拟与粗粒度多尺度建模（CGMSM）能够捕获的长度和时间尺度的相分离动力学模拟框内。将系统从较高的温度淬火到远低于相图的共存温度的两个较低的温度。我们观察到多尺度相分离动力学。最初的增长是指数高达80- 100 ps的制度，具有强烈的依赖于淬火深度。随后出现一个交叉政权的动力学大大放缓，由于粗化通过幂律阶段。对于更深的淬火幂律增长占主导地位的初始指数和交叉成为瞬态。我们发现，对于目前的参数值的二元混合物，结构形成的初始快速增长实际上是在200 ps内，其次是缓慢的结构粗化。当通过相应的粘度缩放时，对于水-二甲基吡啶二元混合物，该时间转化为50-200 ns。动力学的最后一部分可能会延伸到ms。相分离的动力学是最慢的区域，具有公平的分布的两个物种，可以观察到的签名“上山扩散”，这是一个商标的spinodal分解。
2016-04-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Contact values of the radial distribution functions of additive hard-sphere mixtures in d dimensions: A new proposal
接触值$g_{ij}(σ_{ij})$的径向分布函数的$d$维混合物（添加剂）硬球被认为是。提出了一个“普适性”假设，根据该假设，$g_{ij}(σ_{ij})=G(η, z_{ij})$，其中$G$是相同维数的所有混合物的公共函数，与组分的数量无关，$η$是混合物的填充分数，而$z_{ij}$是取决于尺寸分布和球体$i$和$j$的直径的无量纲参数。对于$d=3$，这个普适性假设适用于Percus-Yevick近似、标度粒子理论以及Boublik-Grundke-Henderson-Lee-Levesque近似的接触值。已知的精确一致性条件用于根据单组分系统接触处的径向分布来表示$G(η,0)$、$G(η,1)$和$G(η,2)$。两个具体的建议符合上述条件（一个二次型和一个合理的形式）的$z$依赖的$G(η,z)$。对于一维系统，建议的接触值减少到准确的结果。对于$d=2$，3，4和5，建议的预测和可用的数值结果之间有很好的一致性。
2002-07-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Thermo-statistical description of gas mixtures from space partitions
[R. D. Rohrmann，Physica A 347，221（2005）]扩展到多组分系统以确定化学复杂流体的热力学和结构性质。目前，该理论集中在低密度极限（填充因子$η< 0.01$）的$D$维混合物。形式主义结合了自由能最小化技术与空间分区，分配一个可用的体积$v$每个粒子。$v$与最近邻的接近程度有关，并提供了一个有用的工具来评估流体中颗粒所经历的扰动。该理论表明了统计几何与统计力学之间的密切关系。新的，非常规的热力学变量和数学身份的空间划分的结果。定义了热力学势$μ_{il}$，即粒子类$i$与粒子类$l$的最近邻粒子的布居数$N_{il}$的共轭变量，并建立了它们与常用化学势$μ_i$的关系.系统的硬球被视为说明性的例子，其热力学函数推导解析。得到的低密度表达式与标度粒子理论和Percus-Yevick近似的结果符合得很好。几对分布函数的介绍和评价。解析表达式也提出了硬球的吸引力，由于Kâc尾和方阱势。最后，我们推导出一般化学平衡条件。
2006-09-23 astro-ph cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Vapour-liquid phase behaviour of primitive models of ionic liquids confined in disordered porous media
本文提出一种结合标度粒子理论、Wertheim微扰理论和缔合平均球近似的理论方法，用于研究无序多孔介质中受限离子液体的气液相位行为，并分析了基质限制与阳离子非球形形状的影响。
2024-07-02 cond-mat.soft
Segregation patterns in rotating cylinders determined by the size difference, density ratio, and cylinder diameter
针对旋转圆筒中双分散颗粒混合物的条带偏析问题，本文通过三个无量纲参数及转速实验系统刻画条件，并实现偏析状态预测与条带宽度标度。
2023-06-08 cond-mat.soft
Phase behaviour of primitive models of molecular ionic liquids in porous media: effects of cation shape, ion association and disordered confinement
本文结合标度粒子理论、Wertheim微扰理论和缔合平均球近似，研究无序多孔介质中室温离子液体的相行为，发现球柱体阳离子模型比链状阳离子模型具有更低的临界温度和临界密度及更窄的相共存区。
2024-12-02 cond-mat.soft
Vapour-liquid phase diagram for an ionic fluid in a random porous medium
本文研究了由不带电的硬球粒子构成的无规多孔基质中离子流体的汽液相行为。离子流体被建模为带相反电荷的等尺寸硬球的等摩尔二元混合物，即所谓的受限原始模型（RPM）。考虑到矩阵流体系统作为一个部分淬火模型，我们开发了一个理论方法，结合集体变量的方法与扩展的标度粒子理论（SPT）的硬球流体限制在无序硬球矩阵。该方法使我们能够制定微扰理论使用SPT的热力学描述的参考系。RPM在不同孔隙率的矩阵和不同的矩阵和流体颗粒的尺寸比的相图计算在随机相位近似，也当考虑到离子之间的高阶相关性的影响。这两种近似法都正确地再现了多孔介质对汽液相图的基本影响，即，随着孔隙度的减小，临界点向低流体密度和低温度方向移动，共存区变窄。对于固定的基体孔隙率，随着基体颗粒尺寸的增大，临界温度和临界密度均增大，并趋于体积RPM的临界值。
2016-03-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
