The mean-squared displacement of a molecule moving in a glassy system
本文用模耦合理论计算了一个硬球和一个哑铃形分子的均方位移（MSD），其中哑铃形分子由两个熔融硬球组成，浸没在一个致密的硬球系统中.它被证明，速度相关器，这是二阶时间导数的MSD，是一个完全单调函数的时间内的结构弛豫制度的负面。MSD被发现表现出一个大的时间间隔的结构松弛之前的发病的$α$ -过程，不能描述的渐近公式的模式耦合理论分岔动力学。的$α$过程中的分子具有很大的伸长率表现出一个令人不安的宽的交叉之间的冯-施魏德勒衰变的结束和正常扩散的开始间隔。分子的扩散率预测其伸长率的函数的非单调变化。
2001-04-10 cond-mat.soft
Glassy dynamics of sticky hard spheres beyond the mode-coupling regime
粘性硬球体，即，用短程吸引相互作用势修饰的硬粒子构成具有高度非平凡玻璃态动力学的相对简单的模型。模式耦合理论的玻璃化转变（MCT）提供了一个定性的帐户复杂的重入动力学的粘性硬球，但预测的玻璃化转变点是众所周知的低估。在这里，我们应用改进的第一性原理为基础的理论，称为广义模式耦合理论（GMCT），粘硬球。这种理论框架试图超越MCT的层次扩展的动态高阶密度关联函数-一种方法，可能成为准确的，如果足够多的相关性考虑在内。我们预测的相图的前几个层次的GMCT的层次和动力学相关的临界指数，所有这些都是更接近的经验观察比MCT。值得注意的是，突出的重入玻璃态动力学，玻璃-玻璃化转变，和高阶分叉奇异类（$A_3$和$A_4$）的粘性硬球被发现保存在GMCT中的任意顺序。此外，我们证明了当GMCT的层次顺序增加时，短程吸引相互作用的影响在动力学中变得更加明显。这意味着GMCT比MCT对细微的微观结构差异更敏感，并且该框架提供了一种有前途的第一原理方法来系统地超越MCT制度。
2021-05-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Influence of Particle Softness on Active Glassy Dynamics
活性物质的研究越来越倾向于高密度或玻璃态极限。这主要是受到活性玻璃态材料和传统的被动玻璃态物质之间的显著相似性的启发。有趣的是，在这个限制内，最近已经表明，活性准硬球的弛豫动力学是非单调的，并且当固有活性长度尺度（例如，持续长度）等于笼长，即局部粒子笼化的长度尺度。这种最佳的增强效果据称是由于最有效的扫描局部粒子笼。在这里，我们证明，这种效果和它的物理解释是完全保留软积极领域。我们进行了广泛的模拟无热活性布朗粒子（ABPs），并表明，非单调变化的弛豫动力学仍然定性相似，不同的柔软度。我们解释定量的差异，将它们与较长范围的较软的相互作用势，这减少了笼的长度和模糊的内在的积极运动。此外，我们观察到，只有当持久性长度超过笼子的长度，相对于一个等效的被动布朗粒子系统不同的质变开始表现自己。总的来说，我们的研究结果进一步加强了笼的长度的重要性，其关系到相关的活性长度规模的背景下，活性玻璃材料。
2022-09-06 cond-mat.soft
A mode-coupling theory for the glassy dynamics of a diatomic probe molecule immersed in a simple liquid
推广理想液体-玻璃转变的模式耦合理论，推导出描述浸入简单玻璃形成系统中的双原子探针分子的玻璃态动力学的关联函数的运动方程。该分子被描述在相互作用的网站表示和方程求解的哑铃分子组成的两个硬球系统中的硬球融合。在玻璃态和角动量指数$\ell = 1$和$\ell = 2$附近的玻璃化转变的分子的逮捕位置的结果进行比较与以前得到的理论的基础上的张量密度描述的分子，以证明这两种方法产生等效的结果。对于强受阻的再取向运动，如果根据Dixon等人的建议进行重新缩放，则可以将$α$过程的偶极弛豫谱映射到甘油的介电损耗谱上[Phys.Rev.Lett. { \bf 65}，1108（1990）]。结果表明，玻璃态动力学与分子的惯性参数无关。
2000-10-11 cond-mat.soft
A novel particle tracking method with individual particle size measurement and its application to ordering in glassy hard sphere colloids
粒子跟踪是共聚焦显微镜观察胶体悬浮液、乳状液和颗粒物质的关键。传统的跟踪方法已经不能提供关于单个颗粒的尺寸的准确信息。在这里，我们提出了一种新的方法来本地化的任意相对大小的球形颗粒从2D或3D（共焦）图像无论是在稀释或拥挤的环境。此外，这种方法使我们能够可靠地估计每个颗粒的大小。我们用这种方法来分析局部键取向有序的过冷多分散胶体悬浮液以及由基板诱导的非均匀结晶。对于前者，我们揭示了非平凡的耦合晶体状键的取向顺序和本地二十面体的顺序与颗粒尺寸的空间分布：晶体状的顺序往往形成在非常小的颗粒被耗尽的区域和较小的尺寸的中心颗粒稳定二十面体的顺序。对于后者，另一方面，我们发现，非常小的颗粒从晶体中排出，并积累在晶体的生长前沿。我们强调，传统的追踪方法无法获得此类信息。
2013-01-30 cond-mat.soft
Structural Relaxation Time and Dynamic Shear Modulus of Glassy Graphene
我们从理论上研究了玻璃态石墨烯在较宽温度范围内的玻璃化转变行为，其中这种无定形石墨烯被描述为硬球流体。一个粒子的动力学捕获，可能是由它与最近的邻居和周围的流体粒子的相互作用引起的。这个假设使我们能够分析局部和集体粒子流动性的作用。我们计算的结构弛豫时间和动态剪切模量，动态脆性，和玻璃化转变温度的温度依赖性。此外，还对这些物理量之间的相关性进行了全面的讨论。我们的理论计算同意定量以及最近的模拟和Dyre的推模型。
2020-03-10 cond-mat.soft
Non-Equilibrium Dynamics of Hard Spheres in the Fluid, Crystalline, and Glassy Regimes
本研究在分子动力学框架下探究不同密度硬球系统对热不均匀性和快速压缩两类扰动的响应，揭示热弛豫与结构弛豫的差异及玻璃态混合特性，还提出硬球因果图表征方法。
2025-09-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Scaling of the glassy dynamics of soft repulsive particles: a mode-coupling approach
我们结合超网状链近似的液态理论和模式耦合理论的玻璃化转变，分析的结构和动力学的软球通过谐波排斥相互作用。我们确定的温度-体积分数相图中的流体玻璃动态转变的轨迹。零温度（硬球）玻璃化转变影响在其附近的有限温度下的动力学。这直接意味着一种形式的动态缩放的平均弛豫时间和量化动态异质性的动态可伸缩性。我们讨论了理论和现有的模拟平衡之间的几个定性的分歧。然而，我们的理论结果是，非常相似的数值计算结果的驱动非热动力学的排斥球，这表明“平均场”模式耦合的方法可能是很好的起点来描述这些非平衡动力学。
2009-12-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Reorientational relaxation of a linear probe molecule in a simple glassy liquid
在模式耦合理论（MCT）的玻璃形成液体中的结构弛豫的演变，关联函数和磁化率谱计算表征的旋转动力学的自上而下的对称哑铃分子，由两个熔融的硬球浸入硬球系统。据发现，对于足够大的哑铃形伸长，探针分子的动力学遵循相同的通用玻璃化转变的情况下，已知从简单的液体的MCT结果。角折射率j=1响应的$α$弛豫过程比j=2响应的更强、更慢、更小，与某些过冷液体的介电损耗和去偏振光散射光谱的结果定性一致。对于足够小的伸长率，通过大角度翻转发生的再取向弛豫，和玻璃化转变动力学的标准方案被修改为奇j响应由于附近的A型MCT过渡的前体现象。在这种情况下，瞬态制度以外的弛豫的主要部分定性描述的$β$ -弛豫标度律，而$α$ -弛豫标度律强烈干扰。
2000-03-22 cond-mat.soft
Structure characterization of hard sphere packings in amorphous and crystalline states
硬球系统中的通道尺寸分布，基于四个粒子位置的局部邻域相关性，研究了所有体积分数的干扰。对于每个粒子，相邻粒子的所有三个粒子组合定义通道，这与锁定概念相关。的通道尺寸分布的分析被证明是非常有用的，在区分气体，液体，部分和完全结晶，和玻璃状（随机）堵塞状态。一个共同的微观结构特征的四个共面粒子中观察到的结晶和玻璃堵塞状态，这表明存在“隐藏”的二维秩序在三维随机紧密堆积。
2014-05-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
How Glassy Relaxation Slows Down by Increasing Mobility
我们研究如何在混合物中的结构弛豫与强大的动力学不对称性的影响，微观动力学。对快硬球和慢硬球的稠密混合物的布朗和牛顿动力学模拟揭示了一个惊人的趋势逆转。在临界密度以下，增加快颗粒的移动性使系统流化，然而，在该临界密度以上，移动性的相同增加强烈地阻碍了慢颗粒的松弛。临界密度本身并不依赖于动力学不对称性，并且可以与模式耦合理论的玻璃化转变密度相一致。接近临界密度的渐近动力学是普遍的，但在具有额外尺寸不对称性的混合物中，强的前渐近效应占上风。这一观察调和较早的研究结果的强烈依赖于动力学参数的胶体-聚合物混合物的玻璃化转变是由配置空间的性质单独的范例。
2017-09-28 cond-mat.soft
Athermal Jamming vs. glassy dynamics for particles with exponentially decaying repulsive pair interaction potentials with a cutoff
我们研究了非热干扰以及系统中的热玻璃态动力学组成的领域，相互作用，根据排斥相互作用，指数衰减作为距离的函数。像往常一样，在模拟中采用截止。虽然通过尝试去除重叠确定的非热干扰过渡被发现取决于任意的，因此非物理的选择的截止，我们没有发现任何非热干扰过渡或交叉，只依赖于物理衰减长度。相反，玻璃态动力学主要取决于衰减长度。我们的研究结果构成了另一个事实，即无热干扰过渡是不相关的热玻璃态动力学证明。此外，我们认为，没有尖锐的物理截止的相互作用应更多地考虑作为一个模型系统在干扰。通过探讨如何改变干扰领域中广泛使用的理论方法或分析方法，以不依赖于非物理截止，将导致对非热干扰和热干扰的本质有更深入的了解。
2020-09-11 cond-mat.soft
Nonequilibrium static diverging length scales on approaching a prototypical model glassy state
硬球的最大随机堵塞状态是原型玻璃。我们研究了小波数$k$行为的结构因子$S(k)$的超压缩百万球包装作为密度的函数，直到堵塞状态。我们发现一个前体的玻璃堵塞状态明显的堵塞密度达到之前很久和一个相关的增长的长度尺度，提取的直接关联函数$c(r)$，发散的“临界”堵塞状态的体积积分。我们还定义了一个非平衡指数$X$，并使用它来证明，研究的填料本质上是非平衡的性质，以及之前的临界点达到。
2012-03-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
Tagged-particle motion of Percus-Yevick hard spheres from first principles
我们发展了一个基于第一性原理的广义模式耦合理论（GMCT）的玻璃系统的标记粒子运动。该理论建立了自多点密度关联函数的积分-微分耦合方程族，形式上可以推广到无穷阶。我们使用我们的GMCT框架来计算的自非遍历参数和自中间散射函数的打击Yevick硬球系统，基于GMCT层次的前几个级别。我们还测试的标度律在$α$ -和$β$ -松弛制度附近的玻璃化转变的奇异性。此外，我们还研究了过冷区的均方位移和Stoke-Einstein关系。我们发现，定性我们的GMCT结果有许多相似之处，从标准模式耦合理论的既定预测，但定量结果的变化，通常提高，通过增加GMCT封闭水平。然而，我们也证明了一般的理论基础，目前的GMCT框架是无法解释违反斯托克斯-爱因斯坦关系，强调需要进一步改进的第一性原理描述的玻璃动力学。
2021-05-08 cond-mat.soft
Increasing the density melts ultrasoft colloidal glasses
我们使用理论和模拟来研究超软胶体中非晶玻璃态的存在。我们结合超网链近似和模式耦合理论，研究了软排斥球与赫兹势相互作用的动态相图，重点是低温和大密度。在恒定温度下，我们发现在压缩时进入无定形玻璃态，如在胶体硬球中，但是当密度进一步增加时，玻璃意外地熔化。我们把这种重入流体玻璃化转变的颗粒的柔软性，并将这种行为与以前报道的软系统中的异常相关联，从而强调其普遍性。预测的流体-玻璃-流体序列得到了数值证实。
2010-09-23 cond-mat.soft
Numerical Investigation of Glassy Dynamics in Low Density Systems
胶体体系中的玻璃化通常发生在由急剧变化的短程相互作用驱动的高密度下。玻璃态行为的可能性所产生的平滑变化，长程粒子相互作用已收到相对较少的关注。在这里，我们调查的行为筛选带电粒子，并明确表明，这些系统表现出玻璃态的性能在制度的低温和低密度。接近于这种低密度（维格纳）玻璃化转变的性质与硬球玻璃化转变有许多相同的特征，但在定量方面有所不同，这可以通过微观理论考虑来解释。
2008-04-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Short-wavelength collective modes in a binary hard-sphere mixture
本文利用硬球广义流体力学方程组讨论了二元混合物的扩展流体力学模。这里提出的理论是解析的，它为我们提供了一个简单的描述的集体激发的一个密集的二元混合物在分子长度尺度。我们预测的行为与软球混合物的分子动力学结果定性一致。这项研究提供了一些洞察组成的无序形成玻璃态配置的作用。
2006-05-03 cond-mat.soft
Comparing machine learning techniques for predicting glassy dynamics
为了理解结构和动力学如何在玻璃中联系起来，已经开发了许多基于机器学习的方法来预测过冷液体中的动力学。这些方法包括日益复杂的机器学习技术，以及用于描述粒子周围环境的日益复杂的描述符。在许多情况下，所选择的机器学习技术和结构描述符的选择同时变化，使得难以定量比较不同机器学习方法的性能。在这里，我们使用三种不同的机器学习算法-线性回归，神经网络和GNN-来预测玻璃二元硬球混合物的动态倾向，使用Boattini等人最近引入的序参量的递归集作为结构输入。127，088007（2021）]。正如我们所展示的，当使用这些高级描述符时，所有三种方法都以几乎相同的准确度预测动态。然而，线性回归比训练快几个数量级，使其成为迄今为止的首选方法。
2022-02-18 cond-mat.soft
Glassy dynamics and dynamical heterogeneity in colloids
浓胶态悬浮液是一个经过充分测试的模型系统，具有玻璃化转变。胶体是小固体颗粒在液体中的悬浮液，并且当颗粒浓度高时表现出玻璃态行为;颗粒大致类似于传统玻璃中的单个分子。由于颗粒尺寸可以很大（100 nm - 1000 nm），这些样品可以用各种光学技术进行研究，包括显微镜和动态光散射。在这里，我们回顾了与胶体玻璃化转变的现象，特别是讨论观察的空间和时间上的异质性动力学的胶体样品附近的玻璃化转变。虽然本章主要集中在硬球状胶体粒子的结果，我们也讨论其他胶体系统的吸引力或软排斥相互作用。
2010-09-30 cond-mat.soft
Active Glassy Dynamics is Unaffected by the Microscopic Details of Self-Propulsion
近年来，人们对致密活性材料的兴趣迅速增加，这种材料在无序状态下与传统的被动玻璃形成物质有着惊人的相似之处。对于这样的被动玻璃状材料，已经很好地确定（至少在三维上）微观动力学的细节，例如，牛顿或布朗，不影响长时间的玻璃化行为。在这里，我们通过考虑两个简单而广泛使用的活性粒子模型来研究这在非平衡活性情况下是否仍然成立，即，活性Ornstein-Uhlenbeck粒子（AOUP）和活性布朗粒子（ABP）。特别是，我们寻求获得更多的洞察力的玻璃动力学的自推进机制的作用，通过推导热AOUP的模式耦合理论（MCT），这可以直接比较到最近开发的MCT的ABPs。这两种理论都明确地考虑了主动自由度。我们解决AOUP和ABP-MCT方程在两个维度，并证明这两个模型给出了几乎相同的结果，中间散射函数在各种各样的控制参数（包装分数，积极的速度，和持久性时间）。我们还证实了不同的自推进机制之间的理论等价性数值模拟的多分散混合物的活性准硬球，从而建立，至少对于这些模型系统，自推进的微观细节不改变活性玻璃态行为。
2022-12-10 cond-mat.soft
Free energy landscape in a dense hard sphere system
拓扑的自由能景观在相空间中的一个致密的硬球系统的特征在于由离散化的自由能功能的Ramakrishnan-Yussouff形式的数值研究使用“微正则”的Monte Carlo程序。我们找到了相当数量的玻璃的自由能的局部极小值和分析的自由能的分布在一个最小值和一个适当定义的相空间之间的不同的极小值的“距离”。我们发现了存在成对密切相关的玻璃态极小（“两级系统”）的证据。我们还研究了系统在非平衡条件下从一个最小吸引域到另一个最小吸引域的过渡过程。这使我们能够确定的自由能垒的有效高度，从其他人分开的玻璃最低。详细研究了自由能垒高度与密度的关系。自由能源景观的总体外观类似于果岭：相对较深的极小值被相当平坦的结构隔开。我们讨论了我们的结果与Vogel-Fulcher定律的连接，并将我们的观察与其他工作的玻璃化转变。
1998-08-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Crystallizing hard-sphere glasses by doping with active particles
结晶和玻璃化是形成固体的两种不同途径。通常这两个过程相互抑制，玻璃化转变防止在高密度（或低温）下结晶。这甚至适用于胶体硬球系统，其通常用作具有潜在应用的新型功能材料（例如光子晶体）的构建块。通过进行布朗动力学模拟的玻璃系统组成的混合物的活性和被动的硬球，我们表明，这种硬球玻璃的结晶可以显着促进掺杂少量的活性粒子的系统。令人惊讶的是，即使是填充分数高达$ϕ= 0.635$的硬球玻璃也会结晶，其在$0.5\%$附近低于$ϕ\simeq 0.64$处的无规紧密填充。我们的研究结果提出了一种新的方法来制造晶体材料（胶体）玻璃。这对于容易在玻璃态中动力学捕获的材料特别重要，并且晶体成核几乎不发生。
2014-08-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ergodicity breaking transition in a glassy soft sphere system at small but non-zero temperatures
虽然在非零温度下的玻璃化转变似乎很难获得实验，理论或模拟研究，但在零温度下的干扰已被详细探索。这是一个广泛讨论的问题，这种非热干扰转变是否与玻璃化转变。受能量景观探索的启发，已成功地用于描述非热干扰，我们介绍了一种新的方法来确定是否可以在合理的时间尺度内探索软球系统的位形空间，即，系统是遍历的还是有效的非遍历的。而在无热干扰的情况下，对于一个给定的随机开始配置，只有当地的能量最小值是确定的，我们允许热激发跨越能量障碍。有趣的是，我们观察到存在一个过渡，如果密度增加，系统变得有效的非遍历。在小的但非零的温度的限制下，遍历性破坏转变发生的密度接近一个值，该值与温度无关，并且低于无热干扰的转变密度。这证实了最近的计算机模拟研究，其中非热干扰发生在玻璃相深处。此外，用我们的方法确定了遍历性破缺跃迁的临界行为，并证明它属于定向渗流普适类。因此，我们的方法不仅使过渡从遍历到一个有效的非遍历系统容易访问，并有助于揭示其普适类，但也表明，它是从根本上不同于无热干扰。
2018-01-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Characterizing the cage state of glassy systems and its sensitivity to frozen boundaries
Debye Institute of Nanomaterials Science, Utrecht University（乌得勒支大学德拜纳米材料科学研究所）；Université Paris-Saclay, CNRS, Laboratoire de Physique des Solides（巴黎萨克雷大学、法国国家科学研究中心、固体物理实验室）
本文研究了玻璃系统中笼态的特性及其对冻结边界条件的敏感性，探讨了笼态在预测动力学中的有效性及其与非晶生长结构长度尺度的可能关联。
2026-01-08 cond-mat.soft
A theory for the dynamics of glassy mixtures with particle size swaps
我们提出了一个理论的动力学的二元混合物与颗粒尺寸互换。该理论是基于一个因式分解近似类似的模式耦合理论的玻璃动力学。该理论表明，根据物理直觉，颗粒尺寸交换为密度波动的弛豫开辟了额外的通道。因此，允许交换加速了动力学并且使动态玻璃化转变朝向更高密度和/或更低温度移动。计算了等摩尔二元硬球混合物的近似动态玻璃化转变相图。我们发现，在粒度交换的存在下，随着硬球直径的比率的增加，动态玻璃化转变线向更高的体积分数移动，直到直径的比率约等于1.2，然后饱和。我们评论的影响，我们的研究结果的玻璃化转变的理论描述。
2018-10-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Glassy phases of the Gaussian Core Model
本研究通过分子动力学模拟，揭示了高斯核心模型在低密度和高密度下存在两种不同的过冷动力学，分别是笼蔽机制和连续运动，它们是两种玻璃态的前驱体。
2023-09-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
An exploratory study of the glassy landscape near jamming
我们提出的景观结构的非热软球的填充分数和能量的函数的研究。我们发现，在接近干扰过渡，不同的配置提供给系统的数量有一个急剧增加，出现了一个层次化的组织景观。我们利用景观结构的知识来预测过渡边缘的热力学观测值。
2020-04-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Population Annealing Simulations of a Binary Hard Sphere Mixture
布居退火是一种序贯蒙特卡罗方法，非常适合于模拟具有粗糙自由能景观的系统的平衡态。在这里，我们使用人口退火研究硬球的二元混合物。群体退火是模拟退火的并行版本，具有额外的恢复步骤，其确保系统的副本群体表示退火时间表中每个填充分数处的平衡系综。该算法及其平衡性能的描述和结果，提出了一个玻璃形成流体组成的硬球的直径比为1.4：1的50/50的混合物。对于这个系统，我们得到精确的结果，在玻璃态下的状态方程的包装分数$φ\approx 0.60$和研究偏差从BMCSL状态方程。对于更高的填充分数，该算法失去平衡，并且自由体积拟合预测填充分数$φ\approx 0.667$处的堵塞。我们的结论是，布居退火是一个有效的工具，研究平衡玻璃态流体和堵塞过渡。
2017-07-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transfer of planar orders onto a sphere: formation and properties of complex topological defects
一般拓扑原则如何转移到一个领域的平面订单。讨论了扩展拓扑缺陷（ETD）的形成，这种缺陷的内部结构被完全的初始有序所包围。ETD的拓扑电荷可以从界定缺陷的特征多边形的形状来确定。发现了球形结构中所有缺陷的总拓扑荷与初始平面有序类型之间的关系，并证明了在球形六方晶体中，位于ETD区的位错实际上是被它吸收的，因为缺陷外的有序并不显示位错的存在。对于由N个粒子（N < 1000）的相互排斥引起的单连接球形六边形有序的情况，仅ETD区域内的有序的三角测量恢复了代表较宽ETD区域的狭窄部分的线性疤痕。
2013-09-30 cond-mat.soft
Roles of icosahedral and crystal-like order in hard spheres glass transition
结构有序和慢动力学之间的联系最近引起了人们的广泛关注，从玻璃慢动力学的起源。这种结构顺序的候选者是二十面体，外来的无定形和晶体状。每种类型的顺序都与不同的玻璃化转变场景有关。在这里，我们实验访问多分散硬球的局部结构秩序的粒子级共聚焦显微镜。我们确定的关键结构为二十面体和FCC状的顺序，都与慢粒子统计。然而，当接近玻璃化转变时，二十面体有序的尺寸不增长，而晶体状有序增长。正是后者支配着动态，并与动态异质性相联系。这一问题的直接作用的本地二十面体有序玻璃缓慢的动力学，并建议，增长的长度尺度的结构顺序是必不可少的动力学和非本地的粒子运动的协同性减慢。
2013-01-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Glasses in hard spheres with short-range attraction
我们报告了一个详细的实验研究的结构和动力学的玻璃态在硬球与短程吸引。该系统是一个悬浮液的近硬球胶体颗粒和非吸附性线性聚合物，诱导耗尽之间的吸引力的颗粒。结晶的观察揭示了一个重入的玻璃化转变。静态光散射表明，在增加吸引力的静态结构因子的连续变化。动态光散射的结果，其中包括11个数量级的时间，是一致的存在两种不同的玻璃，那些占主导地位的粒子间的排斥和笼，和那些占主导地位的吸引力。接近于模式耦合理论预测的这种系统的“A3点”的样品显示出非常慢的对数动力学。
2003-08-13 cond-mat.soft
Stripes, Zigzags, and Slow Dynamics in Buckled Hard Spheres
我们研究了屈曲胶体单分子膜和三角晶格伊辛反铁磁体之间的类比。我们计算了自由体积诱导的伊辛相互作用，展示了晶格变形如何有利于锯齿形条纹，从而部分消除了伊辛模型的基态简并，并确定了禁止完美条纹的马氏体机制。缓慢膨胀的球体产生干扰，以及几何学上缓慢的松弛，让人想起实验观察到的玻璃态动力学。
2008-12-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Glassy dynamics of crystallite formation: The role of covalent bonds
我们使用广泛的分子动力学模拟研究了模型聚合物中具有竞争结晶和玻璃化转变的塌缩行为的非平衡特征。通过与没有共价键但具有相同的非键相互作用的“胶体”系统的比较，我们发现三个主要结果：（i）当温度T与结晶温度T_{cryst}成比例时，处于平衡微晶相的切球聚合物和胶体具有几乎相同的静态性质;（ii）低于T_{cryst}的非平衡弛豫的定性特征，通过局部结构性质的演变来测量（如接触的数量）向平衡微晶，是相同的聚合物和胶体;和（iii）在远离平衡和接近平衡的系统中，聚合物和胶体微晶中重排的显著定量差异，可以用链连接来理解。这些结果有重要的意义，了解缓慢的松弛过程中崩溃的聚合物，部分折叠，错误折叠，和内在无序的蛋白质。
2011-11-02 cond-mat.soft
Effective temperatures from the fluctuation-dissipation measurements in soft glassy materials
我们研究了涨落耗散定理（FDT）的有效性和有效温度概念在一些非平衡软玻璃材料中的适用性。采用被动和主动相结合的微流变测量位移波动和嵌入在材料中的探针粒子的机械响应函数，我们直接测试了FDT的有效性。我们的研究结果表明，在几十年的频率（1-10 $^4$ Hz）的硬球胶体玻璃和胶体玻璃和Laponite凝胶的FDT没有违反。我们进一步扩展了我们的测量带宽到较低的频率（低至0.1 Hz），使用视频显微镜测量位移波动，同样没有发现任何偏离FDT。
2008-04-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hierarchical Dynamics and Time-Length Scale Superposition in Glassy Suspensions of Ultra-Low Crosslinked Microgels
Univ Montpellier（蒙彼利埃大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Institut Charles Sadron UPR22, Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学查尔斯·萨德兰研究所）；Lund University（隆德大学）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Institute of Physical Chemistry, RWTH Aachen University（亚琛工业大学物理化学研究所）；Institut Universitaire de France（法兰西学院）
研究揭示了超低交联微凝胶在玻璃态区域的动力学行为，发现其弛豫时间可通过时间-长度尺度叠加原理解释，且结果适用于不同微凝胶系统。
2025-12-31 cond-mat.soft
Unveiling the complex glassy dynamics of square shoulder systems: simulations and theory
我们进行了广泛的分子动力学（MD）模拟，补充模式耦合理论（MCT）的计算，方肩（SS）模型，一个纯粹的排斥性的潜力，其中的硬核是由有限的肩膀补充。对于该模型的单组分版本，MCT预测[Sperl { \it et al.}物理修订信函{ \bf 104}，145701（2010）]在冷却和压缩时扩散异常的存在以及玻璃-玻璃转变的发生。在模拟中，我们专注于一个非结晶的二元混合物，其中，在调查的肩宽，显示冷却后的扩散，但不是等温压缩的非单调行为。此外，我们发现存在一个断开的玻璃玻璃线的相图，在两个高阶奇点结束。这些点产生的对数依赖性的密度衰减因子以及subdiffusive行为的均方位移，虽然与附近的液体玻璃化转变的干扰。我们还进行了新的MCT计算作为输入的部分结构因子内MD，确认模拟结果。两个硬球玻璃的存在下，不同的只是在他们的硬核长度，揭示，表明两者之间的简单竞争是足够的创造一个相当复杂的动力学行为。
2013-03-19 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
Microscopic Dynamics of Hard Ellipsoids in their Liquid and Glassy Phase
为了研究取向自由度对过冷和玻璃态分子系统动力学的影响，我们数值求解了旋转硬椭球的模式耦合方程。对于广泛的体积分数$ϕ$和纵横比$x_{0}$，我们发现在质谱$χ_{000}^{''}(q,ω)$和$ϕ_{000}^{''} (q,ω)$的质心的取向峰约一个十年以下的高频峰。该取向峰是四极谱$χ_{22m}^{''}(q,ω)$和$ϕ_{22m}^{''}(q,ω)$中出现的峰的对应物。后一个峰对于接近1的$x_{0}$（即对于弱空间位阻）在$ϕ$上几乎不敏感，并且随着$x_{0}$的增加而强烈加宽。在玻璃的深处，我们发现在取向峰和高频峰之间有一个额外的峰。我们有证据表明，这个中间峰是由于静态散射子的非对角性，在具有$l=0$和$l=2$的模式之间耦合的结果。
2001-09-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Efficient event-driven simulations of hard spheres
硬球可以说是软物质物理学中最基本的模型系统之一，因此是模拟研究的一个共同主题。事件驱动模拟方法为研究硬球在各种不同条件下的相行为和动力学提供了一种有效的方法。在这里，我们研究的影响，加快事件驱动的分子动力学的硬球的几种优化策略，并提出了一个轻量级的模拟代码，优于现有的模拟代码在很大范围内的系统大小和包装分数。所提出的模拟速度的差异，通常是五到十倍，大大节省了CPU时间和能耗，并且可能是研究缓慢过程（如晶体成核和玻璃态动力学）的关键因素。
2022-01-04 cond-mat.soft physics.comp-ph
Impact of a rigid sphere onto an elastic membrane
本文从理论和实验两方面研究了刚性球体对弹性薄膜的轴对称碰撞问题。我们从第一性原理推导出控制方程，并施加自然的运动学和几何约束的球和膜接触过程中的耦合运动。自由边界问题的接触面，其所造成的碰撞力的行为，是解决一个迭代法。这导致一个模型，产生详细的预测的轨迹的球体，偏转的膜，和接触过程中的压力分布。我们的模型预测验证我们的直接实验测量。此外，我们确定了新的现象，关于低冲击速度的恢复恢复系数的行为，在一个单一的反弹过程中的多个接触的可能性，以及随后的反弹能量恢复。从接触力学中的这个模型问题中获得的见解可以为在多个工程应用中自然出现的接触问题的预测模型的开发提供信息。
2022-09-19 cond-mat.soft physics.class-ph
A parameterised equation of state, glass transition and jamming of the hard sphere system
Integrated High Performance Computing, Shared Services Canada（集成高性能计算，加拿大共享服务）
本文提出了一种基于Gamma分布的参数化方程状态理论，用于描述硬球系统中玻璃转变和阻塞现象，通过分析不同路径验证了理论的有效性。
2026-02-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mixing effects for the structural relaxation in binary hard-sphere liquids
我们报告了广泛的分子动力学模拟结果的硬球的二元混合物的不同大小的差异和不同的混合百分比，包装分数高达0.605，并在一个特征的时间间隔跨越高达五个数量级。我们探讨了由于混合而引起的玻璃态动力学演化的变化，发现了两种相反的情况：对于大尺寸的差异，增加小颗粒的混合百分比会导致长时间动力学的加速，而小的差异会导致慢下来。这些结果与基于模式耦合理论的理想玻璃化转变的预测一致。
2003-03-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The ideal glass transition of Hard Spheres
本文用复型法研究了具有相同硬球的液体的理想玻璃化转变。我们得到了液相中的构型熵的估计，Kauzmann堆积分数在0.58- 0.62范围内，无规密堆积密度在0.64- 0.67范围内，这取决于我们对液体状态方程所用的近似。我们还计算了玻璃态下的对关联函数（即，致密的无定形堆积），我们发现，在随机紧密堆积的平均配位数等于6。所有这些结果与数值模拟和其他现有的理论进行了比较。
2005-06-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Theory for the single-particle dynamics in glassy mixtures with particle size swaps
本文提出了一个具有粒径交换的二元混合物单粒子动力学理论。该理论的一般结构遵循我们以前发展的具有颗粒尺寸交换的二元混合物中的集体动力学理论[G。Szamel，Phys. Rev. E 98，050601（R）（2018）]。粒子大小交换打开了一个额外的弛豫通道，这加快了集体动力学和单粒子动力学。为了作出明确的预测，我们诉诸于类似的模式耦合理论的玻璃动力学的因式分解近似。我们表明，像在标准模式耦合理论，单粒子运动成为逮捕在动态玻璃化转变预测的集体动力学理论。我们比较了非遍历参数预测我们的模式耦合的方法为一个等摩尔的二元硬球混合物的颗粒大小的交换与非遍历参数预测的标准模式耦合理论为相同的系统没有交换。我们的理论预测，“笼尺寸”是更大的系统中的颗粒尺寸交换。
2019-02-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Generalized mode-coupling theory of the glass transition. I. Numerical results for Percus-Yevick hard spheres
模式耦合理论（MCT）是为数不多的基于第一性原理的方法来描述玻璃化转变的物理学，但该理论的固有近似妥协其在活化玻璃态的准确性。在这里，我们表明，微观广义模式耦合理论（GMCT），最近提出的层次框架，以系统地改善标准MCT，提供了一个有前途的途径，更准确的第一性原理描述玻璃态动力学。我们提出了一个全面的数值分析，打击Yevick硬球进行明确的波数和时间相关的GMCT计算高达六阶。具体而言，我们计算的临界点的位置，相关的非遍历参数，在绝对和减少包装分数的密度衰减器的随时间变化的动态，我们测试几个通用的缩放关系在$α$和$β$ -松弛制度。据发现，高阶GMCT可以成功地补救一些标准MCT的病理，包括低估的临界玻璃化转变密度和高估的硬球脆性。此外，我们数值证明，著名的标度律的标准MCT保存在GMCT在所有的封闭水平，预测的临界指数明显改善，因为更多的水平被纳入GMCT层次结构。虽然形式上的GMCT方程应解决无限阶达到完全收敛，我们的有限阶GMCT计算明确揭示了一个统一的收敛模式的动力学。因此，我们认为，GMCT可以提供一个可行的和控制的手段，绕过MCT的主要不受控制的近似，提供了希望的玻璃化转变的定量第一性原理理论的未来发展。
2019-09-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
High-dimensional theory of the glass transition revisited: hopping and local defects
Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所）；Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma（罗马第一大学物理系）
本文重访玻璃化转变的高维理论，通过广义复制液体理论描述粒子级复制体不匹配，应用于高维硬球和谐波球，揭示转变的算法解释并修正传统理论的转变点。
2026-10-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Temperature dependence of the transition packing fraction of thermal jamming in a harmonic soft sphere system
通过考虑软颗粒的有效直径和有效填充分数，软谐波球的玻璃态动力学常常被映射到硬球的动力学上。虽然在这种方法中，能量景观的山谷内的热波动被覆盖，但从一个山谷到另一个山谷的能量障碍的交叉通常被忽略。在这里，我们认为-基于对能量景观的探索的玻璃化转变的研究的动机-能量势垒的跨越可以归因于根据T^{0.2}随着温度T的增加玻璃化转变填充分数的有效降低。此外，我们重新分析软球模拟的数据。由于拟合标度律的模拟数据总是允许一些任意性，我们不能证明的基础上的模拟数据，我们的想法的玻璃化转变包装分数由于障碍交叉是唯一可能的方式来解释以前已经观察到的差异。然而，我们表明，一个可能的解释的模拟数据是由我们的方法来表征软球的动力学，以前考虑的温度依赖性的有效包装分数由于相邻粒子之间的平均重叠的增加，具有较强的热波动和新引入的增加的玻璃化转变包装的势垒交叉的概率增加。
2019-02-22 cond-mat.soft
Confinement-induced glassy dynamics in a model for chromosome organization
最近的实验显示染色体内接触概率的缩放，$P(s)\sim s^{-1}$与基因组距离$s$，被解释为意味着一个自相似的分形样染色体组织。然而，不同生物体之间的$P(s)$比例不同，需要解释。我们说明动态逮捕在一个高度封闭的空间作为一个有区别的标记基因组组织，通过建模细胞核内的染色体作为一个均聚物局限于一个不同大小的球体。布朗动力学模拟表明，链动力学减慢的聚合物体积分数（$ϕ$）内的限制接近一个临界值$ϕ_c$。足够长的聚合物（$N\gg 1$）的$ϕ_c^{\infty}\approx 0.44$的普适值允许我们使用$ϕ$作为单个参数来讨论基因组动态。我们的研究表明，玻璃态动力学的发生是人类染色体分离组织（$N\approx 3\times 10^9$，$ϕ\gtrsimϕ_c^{\infty}$）的原因，而芽殖酵母染色体（$N\approx 10^8$，$ϕ<ϕ_c^{\infty}$）是平衡的，没有明确的组织特征。
2015-10-12 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
From compact to fractal crystalline clusters in concentrated systems of monodisperse hard spheres
本文从有限尺寸晶体团簇的性质出发，讨论了单分散硬球的结晶过程.通过大规模事件驱动的分子动力学模拟，我们研究了不同填充分数下的体系，从弱过饱和态点到玻璃态点，涵盖了不同的成核机制。我们发现，这样的制度也会导致在不同的性质的结晶集群：紧凑的集群中形成的经典成核理论制度（\leq 0.54），而交叉分形，分枝的集群遇到后，增加包装分数（\geq 0.56），成核是更spinodal-like。我们画一个类比我们的集群和有吸引力的系统的渗透宏观结晶提供的想法如何包装分数影响宏观晶体的最终结构。在我们以前的工作（物理学评论快报，106，215701，2011），我们已经证明了从玻璃（在λ> 0.58）结晶是如何通过渐进（多步）机制发生的：在本文中，我们展示了渐进生长的机制似乎也适用于刚刚超过冻结的过饱和系统，表明团簇的静态性质不受动力学的影响。
2012-03-21 cond-mat.soft
Level-dynamic approach to the excited spectra of the Jahn-Teller model - kink-train lattice and 'glassy' quantum phase
映射到广义Calogero-Moser（gCM）气体的Exe Jahn-Teller（以下简称JT）模型的激发声子谱的动力学暗示了准粒子轨道的非线性和涨落之间复杂的相互作用。一个广泛的交叉出现在一个伪时间（相互作用强度）之间的初始振子区域和非线性区域的扭结列车晶格作为一个超晶格的扭结-反扭结gCM轨迹。局部非线性波动，增长的扭结相的核（液滴）出现在交叉，形成一个新的中间液滴“玻璃”相作为扭结相的前体。“玻璃态”相与赝粒子加速度或能级曲率的概率分布的熵的最大值有关。当接近半经典极限时，具有多个扭结-反扭结碰撞的扭结-列车晶格相通过长程相关稳定。一系列最近能级间距的分叉被认为是在量子水平上扭结相的前混沌行为的特征。统计特征可以被看作是确认在所有的频谱的规则性和混沌性在不同程度上（非普适性）的共存。观察到其中一个相占主导地位的区域。
2008-11-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CD
Molecular-Dynamics Simulation of a Glassy Polymer Melt: Incoherent Scattering Function
我们提出了一个模型聚合物熔体，由短，非纠缠链，在过冷状态的模拟结果。分析的重点是单体动力学，这是监测的非相干中间散射函数。散射函数记录超过六十年的时间和许多不同的波矢量。研究的最低温度略高于模式耦合理论（MCT）的临界温度，该温度是根据β和α弛豫的定量分析确定的。如果温度不太接近临界温度，我们发现在β-弛豫区的时空分解定理和在α-弛豫区的时间-温度叠加原理的证据。的非遍历性参数，临界振幅，和α-弛豫时间的波矢依赖性与硬球的计算定性一致。对于大于结构因子最大值的波矢量，α弛豫时间已经与渐近MCT预测相当吻合。小波矢处弛豫时间的行为可以通过高斯近似的有效性和Kohlrausch拉伸指数的值来合理化。
1998-09-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Alpha-Relaxation Processes in Binary Hard-Sphere Mixtures
采用分子动力学模拟方法，对由二元硬球混合物的部分密度涨落形成的两个关联函数进行了模拟，以探讨混合对液体压缩成高密度态时玻璃态动力学演化的影响.偏密度涨落关联函数的两个物种的报告。α-松弛过程的结果通过强度、拉伸和时间尺度的参数来量化，其中后者在压缩时在几乎四个数量级上变化。参数表现出明显的依赖于波矢量，这种依赖性是不同的关联函数涉及较小的和较大的物种。这些功能被证明是在半定量协议内的模式耦合理论计算的理想液体玻璃化转变。
2003-08-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Differential Variance Analysis of soft glassy materials: a direct method to quantify and visualize dynamic heterogeneities
许多非晶材料表现出空间异质动力学，因为同一系统的不同区域以不同的速率弛豫。这种被称为动态异质结的特征对于理解简单模型系统中的堵塞过渡至关重要，目前被认为非常有希望表征工业和生物相关的更复杂的流体。不幸的是，动态不均匀性的测量通常需要sophysticated实验装置，并由少数专业团体进行。现在可以定量表征的松弛过程和出现的动态异质性，使用一种简单的方法，在这里验证的硬球胶体玻璃的视频显微镜数据。我们称这种方法为差分方差分析（DVA），因为它侧重于差分帧的方差，获得减去图像在不同的滞后时间。此外，直接可视化的动态不均匀性自然出现在微分框架，当滞后时间被设置为一个对应于最大的动态敏感性。这种方法为有效地表征和定制各种软材料开辟了道路，从复杂的配方产品到生物组织。
2017-04-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anisotropy and memory during cage breaking events close to a wall
玻璃态硬球系统中的缓慢动力学由笼破事件主导，即，重排，其中粒子从由其相邻粒子形成的笼中逃逸。本文利用布朗动力学模拟方法研究了过阻尼胶体系统中的这类事件。虽然这是很难与笼打破事件的结构平均场结果散装，我们表明，靠近壁的颗粒的微观动力学可以与各向异性的两个粒子的密度。特别是，我们研究打破笼子的轨迹，平均力跟踪粒子，和轨迹的历史的影响。基于我们的模拟结果，我们进一步构建了两个不同的单粒子随机行走模型-一个没有，一个与内存结合-并找到局部各向异性和历史依赖性的粒子作为关键成分来描述逃离笼子。最后，我们对靠近墙壁的重排事件的详细研究不仅揭示了笼子的记忆效应，而且使我们对玻璃态动力学的基本机制有了更深入的了解。
2016-10-25 cond-mat.soft
