Activity-assisted self-assembly of colloidal particles
我们概述了一个基本的战略，如何自推进可以用来提高一个典型的胶体自组装过程的产量。这种方法的成功取决于胶体构建块的周到设计以及如何赋予粒子自推进能力。只要满足一组标准，就有可能显著增加自组装的速率，并且极大地扩展了参数空间中可以发生自组装的窗口。此外，我们表明，通过调整自推进力的相对开/关时间，可以调节胶体的有效速度，从而进一步优化自组装过程。
2016-08-03 cond-mat.soft
Theoretical calculations of phase diagrams and self-assembly in patchy colloids
审查文件。Janus Particles Synthesis，自组装，and Applications第6章，第108-137页，Steve Granick和Shan Jiang编辑（RCS Publishing 2012）http://www.rsc.org/Shop/books/2012/9781849734233.asp
2012-12-11 cond-mat.soft
Dynamic assembly of active colloids: theory and simulation
由于消耗能量来驱动它们的运动，活性胶体系统本质上是不平衡的。在过去的十年中，在活性胶体系统中观察到了各种有趣的动力学模式，它们为研究非平衡物理提供了一个新的平台，其中计算机模拟和分析理论发挥了重要作用。在这里，我们回顾了最近的进展，了解动态组装的活性胶体通过使用数值和分析工具。本文综述了近十年来运动诱导相分离的研究进展，讨论了形状各向异性和流体动力学对活性胶体动态组装的影响。
2020-04-15 cond-mat.soft
Shape-dependent oriented trapping and scaffolding of plasmonic nanoparticles by topological defects for self-assembly of colloidal dimers in liquid crystals
我们展示了支架的等离子体纳米粒子的拓扑缺陷诱导的胶体微球，以匹配其表面边界条件与均匀的远场排列在液晶主机。取代能量昂贵的液晶区域的减少的顺序，各向异性纳米颗粒具有凹或凸的形状不仅稳定地定位在缺陷，而且相对于微球表面自取向。使用激光镊子，我们操纵随之而来的纳米粒子-微球胶体二聚体，探测弹性结合的强度，并展示自组装的层次胶体超结构，如链和阵列。
2016-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
Three-dimensional ultrasonic colloidal crystals
胶体组装是制备功能材料的一种有效方法。在这篇文章中，我们描述了声辐射力如何引导胶体颗粒组装成结构，作为新型声学元器件中的微观元件或作为声子晶体。使用一个简单的三维正交系统，我们表明，具有正交对称性的胶体结构的多样性，可以组装兆赫兹频率（MHz）的驻波压力波。这些结构允许快速调整声学特性，并为动态超材料应用提供了新的平台。
2015-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Linker-mediated self-assembly of mobile DNA-coated colloids
开发为特定应用量身定制的材料的建造方法，并对建筑块的放置进行绝对控制，这是一个巨大的挑战。DNA包覆的胶体提供了实现可编程自组装的可能性，原则上，它可以在平衡状态下组装几乎任何结构，但在实验上仍然具有挑战性。在这里，我们提出了一个创新的系统连接介导的移动DNA包被的胶体（mDNAACCs），其中mDNAACCs是桥接的游离DNA连接在溶液中，其两个单链DNA尾巴可以结合特定的单链DNA受体的互补序列包被在胶体上。我们制定了一个平均场论有效地计算mDNACC之间的有效相互作用，其中DNA连接子的熵起着重要的作用。特别地，当溶液中的游离DNA接头与mDNACC上的相应受体之间的结合较强时，接头介导的胶体相互作用由取决于接头浓度的接头熵决定。
2020-05-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamic Surfactants Drive Anisotropic Colloidal Assembly
本研究针对动态表面活性剂包覆的球形胶体，通过模拟与理论证明其动态重组可驱动各向异性组装，揭示微观约束对相结构的调控作用，为非平衡组装设计提供新思路。
2024-05-14 cond-mat.soft
Equilibrium adsorption and self-assembly of patchy colloids in microchannels
提出了一个新的理论来描述微通道中片状胶体的平衡吸附和自组装。吸附理论是在经典的密度泛函理论中发展起来的，吸附相和流体相采用热力学微扰理论建模。在这项工作中，我们提出，在胶体上引入补丁大大增强了温度依赖性和可逆的吸附的胶体在微通道。它示出了如何散装流体密度，补丁大小，温度和通道直径可以被操纵，以实现吸附和自组装的斑块状胶体在微通道。
2016-07-20 cond-mat.soft physics.chem-ph
Curvature-guided topology and self-assembly in chiral nematics and liquid-crystal colloids
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；National Renewable Energy Laboratory（国家可再生能源实验室）；Hiroshima University（广岛大学）；Universidade de Lisboa（里斯本大学）
综述了液晶胶体和受限向列相中曲率如何产生拓扑缺陷和孤子结构，并基于亏格、欧拉特征、锚定和手性提出统一框架，探讨其在自组装和功能材料中的应用。
2026-06-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Orientation Dependent Interaction and Self-assembly of Cubic Magnetic Colloids in a Nematic Liquid Crystal
近年来，分散在液晶液晶中的球形微粒得到了广泛的研究。本文报道了具有垂面锚定结构的赤铁矿微立方体在液晶中的弹性形变、胶体相互作用和自组装的实验研究。我们证明了立方胶体的相互作用和自组装是取向依赖的。与传统微球相比，微立方体稳定了各种结构，如弯曲链、分支、扭结和闭环。微立方体在旋转的外部磁场下重新定向，从而在介质中经历弹性扭矩，这使得我们能够通过弹性扭矩和磁性扭矩之间的竞争来测量磁矩。我们的研究结果表明，在液晶中的小面磁性胶体具有开发具有特定形貌的新型功能磁性材料的潜力。
2019-09-27 cond-mat.soft
Controlled assembly of single colloidal crystals using electro-osmotic micro-pumps
我们利用离子交换电渗微泵在带电的非结构化玻璃基板上故意选择的位置组装带电胶体球。使用显微镜，一个简单的标度理论和布朗动力学模拟，我们系统地探索晶体组装的控制参数和机制，通过它们依赖于实验边界条件。我们证明，晶体质量取决于关键的组装距离的胶体。这被理解为是由电渗泵流的向内输送和胶体的电泳向外运动之间的竞争引起的。优化的条件包括基板的低和胶体的大电动迁移率。然后，在二元混合物中观察到胶体按尺寸分类，其中较大的颗粒更靠近离子交换剂珠聚集。此外，单一尺寸的胶体形成无缺陷的单畴晶体，其在无胶体的空隙外部生长，具有以离子交换颗粒为中心的多面内晶体边界。这非常有效，即使是不规则形成的离子交换树脂碎片。
2016-12-16 cond-mat.soft
Capillary Assembly of Colloids: Interactions on Planar and Curved Interfaces
在定向组装中，小型建筑时钟在引导场的影响下组装成有组织的结构。毛细管相互作用为结构形成提供了一种通用的途径。吸附在流体界面上的胶体使界面变形，从而产生相关的能量场。当相邻的变形重叠时，胶体相互作用以使界面面积最小化。接触线钉扎、颗粒形状和表面化学在结构形成中发挥重要作用。界面曲率的作用就像一个外部场;粒子迁移和组装的模式所决定的曲率梯度。我们回顾基本分析和最近的研究结果，在这个迅速发展的文献。了解装配的作用对于调整结构的机械、物理和光学特性至关重要。
2017-10-15 cond-mat.soft
Colloidal Surfaces with Boundaries, Apex Boojums and Nested Elastic Self-Assembly of Nematic Colloids
胶体颗粒的自组装有望成为一种强大的复合材料制造技术，但仍然受到对随后结构的有限控制的挑战。我们开发了一种新的纳米胶体，它是具有边界的数学表面的物理类似物，与分子排列场相互作用，而不会在平坦时引起缺陷。然而，由薄的纳米箔制成，它们可以被成形以促使形成自补偿缺陷，该缺陷驱动由微球介导的预编程弹性相互作用。为了证明这一点，我们将纳米箔包裹在金字塔的所有三角形侧面上，除了它的正方形底部。随后的金字塔锥诱导点缺陷与分数刺猬电荷的相反的迹象，自发地对准相对于远场导演，以形成弹性偶极子和嵌套组件与可调间距。八面体形状的纳米箔相互作用就像弹性四极子。我们的发现可能会推动低对称性胶体相的实现。
2016-11-29 cond-mat.soft
Large-scale optothermal assembly of colloids mediated by a gold microplate
光激活胶体组装和群集可以作为探索物质非平衡态的模型系统。在这种情况下，创建新的实验平台，以促进和控制胶体晶体的二维组装是当代的兴趣。在本文中，我们提出了一个实验研究的组装胶态二氧化硅微粒在附近的单晶金微板由532 nm的激光束的瞬态激发。金微孔板作为热源，并在系统中建立热梯度。所创建的光热势组装胶体形成一个二维的多晶体，我们量化的配位数和六方堆积顺序的组装在这样一个驱动系统。有趣的是，我们观察到组装尺寸的变化作为激发极化的函数。此外，我们观察到，该组件是胶体材料依赖。具体来说，二氧化硅胶体组装，但聚苯乙烯胶体不，表明一个复杂的行为下发挥的力量。我们的工作突出了一个有前途的方向，利用金属，单晶微结构，可以利用光热胶体晶体组装和群集研究。我们的实验系统可以用来探索光驱动的物质和软物质，包括生物系统，如细胞和微生物中的电泳相互作用。
2020-08-18 cond-mat.soft physics.optics
Assembly of open clusters of colloidal dumbbells via droplet evaporation
本文采用动力学蒙特卡罗模拟研究了非对称哑铃状胶体和乳状液滴的混合物的行为。液滴的蒸发以及液滴与胶体之间的吸引力和胶体与胶体之间的相互作用之间的竞争导致形成由具有封闭和开放结构的胶体聚集体组成的簇。我们发现，稳定的包装，因此复杂的胶体结构，可以通过改变胶体球的相对大小和/或它们与液滴的界面张力。
2016-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Colloidal Flying Carpets
DNA在聚合物科学中扮演着特殊的角色，这不仅是因为它对互补的DNA单链具有高度的选择性识别，还因为细菌可以表达非常长但完全单分散的DNA链。后一个原因使得长DNA分子被广泛用作高分子科学中的模型体系。在这里，我们报告了不寻常的自组装发生在系统的胶体涂有很长的双链DNA。特别是，我们发现涂有如此长的DNA的胶体可以组装成独特的浮动晶体单层。浮动胶体结构具有潜在的有趣应用，因为这种有序结构可以在一个位置组装，然后沉积在其他地方。这将为组装多组分、分层的胶体晶体开辟道路。
2009-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Driving dynamic colloidal assembly using eccentric self-propelled colloids
由于胶体粒子在动态响应功能材料的制备中具有广阔的应用前景，设计动态引导胶体粒子自组装的方法已成为软物质物理研究的一个重要方向。本文通过计算机模拟发现，在被动胶体和偏心自推进活性粒子的混合体系中，当活性粒子的偏心率和自推进力足够大时，偏心活性粒子可以推动被动胶体形成大的密集动态团簇，体系发生了一种新的动态分层转变。我们的模拟结果表明，动态分层发生时，偏心的主动粒子的运动速度比被动粒子，使不同的主动粒子的动态轨迹可以相互重叠，而被动粒子从主动粒子的动态轨迹耗尽。我们的研究结果表明，这类似于熵驱动的胶体-聚合物混合物中的分层，其中聚合物无规线圈可以彼此重叠，同时耗尽胶体。更有趣的是，我们发现，通过固定的被动胶体组成在一定的值，随着密度的增加，该系统经历了有趣的重入混合，和分层只发生在一定的中间密度范围。这为设计活性物质来驱动被动胶体的自组装和制备动态响应材料提供了一条新的途径。
2017-11-03 cond-mat.soft
Tuning the order of colloidal monolayers: assembly of heterogeneously charged colloids close to a patterned substrate
我们研究了带两个正电荷的极性帽的带负电荷的胶体靠近平面图案化表面的行为。粒子-粒子相互作用图案的不同各向异性组分之间的竞争本身就能够产生丰富的组装场景：具有带电表面图案的胶体在吸附到均匀带电的衬底时形成不同的晶域。在这里，我们认为基板组成的交替（负/中性，正/中性和正/负）的平行条纹，并通过蒙特卡罗模拟，我们调查的顺序的胶体上改变条纹的数量。我们表明，两个不同的长度尺度表征系统（$i.e.,$粒子相互作用范围和条纹的大小）之间的额外竞争引起了过多的不同的粒子排列，可以观察到一些明确的趋势。通过精确地调节底物带电基序，可以使$e. g.,$促进特定的颗粒排列，不利于结晶域或诱导形成扩展的疏散星团。
2018-09-24 cond-mat.soft
A theory for the effect of patch / non-patch attractions on the self-assembly of patchy colloids
在本文中，我们发展了一个热力学微扰理论来描述的自组装的斑块胶体，表现出斑块-斑块的吸引力，以及补丁/非补丁吸引。也就是说，贴片吸引其他贴片以及无贴片区域。一般来说，这些吸引作用在不同的能量尺度上起作用，这允许受控的自组装以及反常的相行为。作为应用，我们将该模型应用于液态水的研究。
2017-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembly and crystallisation of indented colloids at a planar wall
我们报告的实验和模拟研究的单层缩进（“锁和钥匙”）胶体的结构，在一个平面上。在添加具有规定半径和体积分数的非吸收性聚合物时，在胶体之间诱导耗尽相互作用，具有受控的范围和强度。对于球形颗粒，这会导致结晶，但在模拟和实验中，锯齿状胶体比球体更不容易结晶。然而，模拟表明，缩进的胶体确实形成了塑料（旋转体）晶体。我们讨论的条件下，这种情况发生，和较低的对称性晶体状态的可能性。我们还评论这些国家的动力学可访问性。
2014-12-04 cond-mat.soft
Mechanisms of Diffusional Nucleation of Nanocrystals and Their Self-Assembly into Uniform Colloids
我们综述了我们在纳米尺度和胶体颗粒生长的均匀性控制机制建模方面的研究。前者是通过溶液中的爆发成核而产生的纳米晶体。后者，胶体大小的颗粒，是由纳米晶体的自组装（聚集）形成的。在胶体颗粒合成中，两个动力学过程是耦合的，并且两者都由各自的结构单元（单体）的扩散运输控制。这两个过程的相互关系允许合成窄尺寸分布的胶体分散体，这在许多应用中是重要的。本文首先回顾了通过捕获单体单重态的扩散团簇生长的数学模型。“然后分析溶液中纳米颗粒的突发成核。最后，我们将其耦合到纳米粒子聚集形成胶体的二次过程，我们讨论了粒度分布建模的各个方面，以及所考虑的过程的其他功能。
2008-06-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-assembly of catalytically active colloidal molecules: Tailoring activity through surface chemistry
本文研究了催化活性胶体的非均相稀悬浮液作为离子体系的非平衡模拟物，它具有作用-反应对称性破缺的显著特征。发现对称涂覆的胶体结合起来形成自组装分子，这些分子可以是惰性的或具有净平移速度和自旋形式的自发活动，这取决于它们的对称性和它们的成分。活性的类型可以通过改变控制表面反应和泳动漂移的表面化学和环境变量来调整。
2014-01-15 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
Repulsion-attraction switching of nematic colloids formed by liquid crystal dispersions of polygonal prisms
胶体粒子的自组装由于弹性相互作用在液晶液晶中的承诺可调复合材料，并可以通过利用表面功能化，几何形状和拓扑结构来引导，虽然这些控制自组装的手段仍然有限。在这里，我们实现了低对称性的非手性和手性弹性胶体的双液晶使用胶体多边形凹凸棱镜。我们发现，控制钉扎的向错在棱镜的边缘改变了对称性的导演扭曲的棱镜和他们的方向相对于远场导演。棱镜边缘的向错的受控局部化显著地影响分散在液晶中的棱镜的扩散性质的各向异性，并且允许修改它们的自组装。我们发现，多边形棱镜之间的弹性相互作用可以切换之间的排斥和吸引只是通过控制重新钉扎的向错在不同的边缘，使用激光镊子。我们的研究结果表明，分散在液晶液晶中的胶体颗粒之间的弹性相互作用是敏感的拓扑等价的，但几何丰富的控制配置的颗粒诱导的缺陷。
2017-12-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-assembly of DNA-functionalized colloids
接枝有单链DNA（ssDNA）链的胶体颗粒可以自组装成许多不同的晶体结构，其中ssDNA链的杂交在胶体之间产生稳定其结构的连接。根据颗粒的几何形状和大小、ssDNA链的接枝密度以及DNA序列的长度和选择，可以制造许多不同的晶体结构。然而，理解这些因素如何协同地促进DNA官能化纳米或微米尺寸的颗粒的自组装过程仍然是一个密集的研究领域。此外，由于自组装中的动力学瓶颈而导致的长距离结构的制造是额外的挑战。在这里，我们讨论了从理论和实验的最新进展，特别侧重于最近的模拟研究。
2015-06-16 cond-mat.soft
Magnetic assembly and annealing of colloidal lattices and superlattices
在表面上组装介观胶体晶格的能力对于与成核和结晶相关的基础研究很重要，而且对于光子学和微工程中的各种技术应用也很重要。基于在光刻模板上方的颗粒沉积的当前技术受到缓慢沉积工艺和静态模板的使用的限制，这使得难以实施快速退火过程。本文介绍了一种在结构磁性基底上制备和退火一系列具有三角形、蜂窝状或类似于角形对称性的胶体晶格的方法。通过使用粒子的二元混合物，可以实现超晶格，进一步增加可以产生的胶体图案的多样性和复杂性。
2019-08-24 cond-mat.soft
Fast and rewritable colloidal assembly via field synchronized particle swapping
我们报道了一种利用外部调制磁性衬底上粒子缺陷的受控运动来实现可重构胶体晶体的技术。通过向铁氧体石榴石膜施加均匀旋转磁场来诱导颗粒的传输，所述铁氧体石榴石膜的特征在于磁泡的周期性晶格。对于填充因子大于一个胶体每个气泡域，粒子电流产生于传播缺陷，其中粒子同步交换它们的位置时，从一个被占领的域传递到下一个。所施加的交变磁场的振幅可用于通过交换机制置换多余的颗粒，或以预定速度移动整个胶体系统。
2015-07-07 cond-mat.soft
Self-assembly of colloidal polymers via depletion-mediated lock and key binding
我们研究了耗尽诱导的锯齿状胶体的自组装。使用国家的最先进的蒙特卡罗模拟技术，明确对待的耗尽剂颗粒，我们证明了胶体组装的锁和钥匙的机制，导致胶体聚合。所形成的链的形态敏感地取决于胶体压痕的大小，较小的值另外允许链分支。与有吸引力的补丁的球体的情况下，韦特海姆的热力学微扰理论未能提供一个完整的定量描述的聚合过渡。我们跟踪这一失败，忽略了包装效果，我们引入了一个修改后的理论，更好地解释了胶体的形状，产生改进的协议与模拟。
2014-01-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Design Path for Hierarchical Self-Assembly of Patchy Colloids
片状胶体是定向自组装中有前途的候选材料。为了成功，表面图案需要足够简单以进行合成，同时足够丰富的特征以使胶体自组装成所需的结构。实现这一点对传统的合成方法是一个挑战。最近有人提出，表面图案本身可以进行自组装。在本文中，我们表明，广泛的功能结构可以使用这种方法进行自组装。更一般地说，我们提出了一个分层有针对性的自组装补丁胶体的设计路径。在表面结构的水平上，我们使用预测方法，利用条纹和斑点图案的普遍性，再加上化学计量的限制，使高度特异性和功能性的图案在球形表面上自组装。我们使用一个极简模型的烷醇对金作为模型系统，并证明，即使有限的控制表面成分之间的相互作用，我们可以获得的图案，导致胶体本身自组装成各种复杂的几何结构。我们演示了相同的设计路径的变化如何导致字符串，膜，立方和球形聚集体，以及各种晶体模式的硅自组装。
2014-05-12 cond-mat.soft
Interaction and self-assembly of membrane-binding and membrane-excluding colloids embedded in lamellar phases
在离散高斯模型的框架内，我们提出了分析结果的相互作用引起的小嵌入胶体之间的层状相。我们考虑两个限制的颗粒强烈粘附到相邻的膜和颗粒不可穿透的膜。我们的方法考虑到胶体的有限大小，层的离散性，并包括Casimir样的波动效应，这是非常重要的稀相。蒙特卡罗模拟的统计行为的膜相互作用的胶体帐户半定量的，没有任何可调参数，为实验数据测量的二氧化硅纳米球内插入溶致亲胶。我们预测存在的有限大小和密集的颗粒聚集体起源于吸引力之间的相互作用在同一层中的胶体之间的竞争和排斥的胶体之间的一层。
2019-02-02 cond-mat.soft
Self-assembly and percolation in magnetic colloids
我们研究了具有可调相互作用的二元胶体体系中支链网络和晶体的自组装。从显微镜图像中提取颗粒位置，通过图像处理和统计分析提取序参量。有了这些，我们构建相图相对于粒子密度，比例和相互作用。为了绘制一个更完整的图片，我们用计算机模拟补充实验。我们在相图中建立了一个区域，其中珠比和相互作用是对称的，促进了结晶结构。
2022-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Trapping and Assembly of Living Colloids at Water/Water Interfaces
我们研究了两相水-水系统中胶体的组装，该系统提供了一个可以维持细菌的环境，提供了一种具有丰富潜力的新结构来限制和构建活胶体。通过酪蛋白和黄原胶混合物的相分离形成的水-水体系形成了富含酪蛋白和富含黄原胶的共存相的3-D结构。荧光标记和共聚焦显微镜揭示了这些活胶体，包括大肠杆菌和铜绿假单胞菌，在两相之间的界面处的附着。惰性胶体也被困在界面处，这表明所观察到的附着可以归因于毛细作用。随着时间的推移，这些结构变粗并最终退化，说明了这些系统的动态性质。该系统奠定了基础，为今后的研究的相互作用的物理化学性质的流体界面和散装相和微生物的反应，他们挑起诱导复杂的空间组织，研究物种占据不同的生态位，并优化有效的微生物交叉喂养或保护竞争对手。
2014-12-11 cond-mat.soft
Steering Active-Colloid Assembly by Biasing Dissipation
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Rice University（莱斯大学）；Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale（合肥微尺度物质科学国家研究中心）
本文提出耗散偏置原理，通过调节局部重构频率和强度控制胶体自组装方向，实现目标构型的有序形成和多路径定向选择。
2026-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembly of Colloids with Competing Interactions Confined in Spheres
本文利用分子动力学模拟研究球形限制下短程吸引、长程排斥胶体的自组装，揭示多种有序结构及小球体促进穿孔结构形成的能量—壁弯曲机制。
2023-12-11 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
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
Self-assembly of colloidal particles in deformation landscapes of electrically driven layer undulations in cholesteric liquid crystals
本文研究了在垂直于液晶层的电场作用下，胆甾相液晶中胶体颗粒与起伏形变形貌之间的弹性相互作用。波动不稳定性的发生受到胶体夹杂物的存在的影响，反过来，层的波动介导颗粒位置的空间图案。我们发现，周围的胶体颗粒表面的弯曲的dielectric层提示的局部成核的起伏晶格在电场低于已知的液晶没有夹杂物的明确的阈值，并且所得到的晶格的发病局部影响，在尺寸和取向上，由使用激光镊子定义的胶体的初始安排。球形颗粒往往在空间上定位在强烈的扭曲的区域中的纳米层，而胶体纳米线表现出额外的偏好沿各种矢量的起伏晶格的多稳态对齐偏移。超顺磁性胶体颗粒的磁旋转与局部扭曲的螺旋轴和起伏的螺旋层以允许这些颗粒的受控三维平移的方式耦合。这些相互作用模式提供了深入的物理液晶结构胶体弹性相互作用，以及指向引导自组装的可重构胶体复合材料在衍射光学和光子学的潜在应用的方式。
2016-12-02 cond-mat.soft
Particle Monte Carlo simulation of string-like colloidal assembly in 2 dimensions
用分子蒙特卡罗方法模拟了聚合物接枝胶体粒子的结构相行为。粒子间的势，它有一个有限的排斥平方步外的刚性核心的胶体，以前证实通过数值自洽场计算。这个模型势是纯排斥的。我们模拟了这些模型胶体的正则系综在2维，发现这些粒子不包含粒子间的吸引力自组装和排列在一个字符串状的组件，在低温和高密度。这种串状的胶体组装与渗滤现象有关。通过对团簇尺寸分布和平均串长的分析，建立了相图，发现平均串长在熔融转变线和渗流转变线相交的区域附近发散。这一结果类似于伊辛自旋系统，在伊辛自旋系统中，渗流跃迁线和有序-无序线在临界点相遇。
2011-11-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembly and rheology of dipolar colloids in simple shear - studied by multi-particle collision dynamics
磁性纳米粒子在胶体溶液中自组装成各种排列结构，对流体的流动行为有着深远的影响。然而，流变响应的发展中的微观结构的精确作用还没有被可靠地量化。我们调查的偶极胶体在简单的剪切使用混合分子动力学和多粒子碰撞动力学模拟与显式粗粒流体力学的自组装;进行模拟流变学研究和应用微力学模型产生主曲线，显示的证据的普遍性的结构行为所管辖的竞争的结合（偶极）和侵蚀（热和/或流体动力学）的应力。模拟显示的粘度变化在几个数量级的公平的定量协议与各种文献来源，证实了该方法的普遍性，这似乎适用于广泛的不同的长度尺度和广泛的物理系统。
2017-04-24 cond-mat.soft
Seedless assembly of colloidal crystals by inverted micro-fluidic pumping
我们提出了一个简单的无籽方法组装毫米大小的单层单胶体晶体与所需的取向在预定的位置上的非结构化的带电基板。该方法利用固定在封闭样品池顶部的离子交换树脂（IEX）引起的底部玻璃基板上的毫米范围的流体流动。该流体流动随着样品池的高度减小和IEX的半径R增大而增大。对于单个反向泵浦，可以获得六方紧密堆积的毫米级单层单晶。对于两个紧密间隔的（D ~ 4 R）泵浦，所形成的晶体沿着连接两个IEX的线具有预定义的取向。通过将IEX图案化成不同的结构，形成不同复杂图案的胶体晶体。本方法为制备高质量的单层胶体晶体提供了一种方便的方法。
2018-03-08 cond-mat.soft
Fabrication of polyhedral particles from spherical colloids and their self-assembly into rotator phases
颗粒形状是在自组装中起重要作用的关键参数，例如，在设计具有所需性质的目标复杂结构中。在过去的几十年中，一个前所未有的范围内的单分散纳米粒子系统与控制的颗粒的形状已经成为可用的。相比之下，选择具有平坦小面的颗粒的微米级胶体构建块，即，具有多边形形状的颗粒受到明显更多的限制。这可以归因于这样的事实，即与纳米颗粒相反，较大的胶体明显更难合成为单晶。在本文中，我们证明了最简单的构建块，例如微米级聚合物球形胶体颗粒，已经足以制造具有规则放置的平面的颗粒，包括具有尖锐边缘的完全多边形形状。作为一个例子，产量是足够高的进一步的自组装研究，我们证明了形成的三维旋转相的荧光标记，微米级和带电的菱形十二面体颗粒。我们制造多面体粒子的方法为设计新材料开辟了新途径。
2015-01-12 cond-mat.soft
Multistep kinetic self-assembly of DNA-coated colloids
自组装通常被描述为一个最初的无序系统向平衡有序相弛豫的过程，该过程仅由其结构单元之间的局部相互作用驱动。但这个定义限制性太强。大自然本身提供了无定形但功能性的材料的例子，这些材料在动力学上阻止了通向基态的途径。动力学自组装本质上比其平衡对应物更灵活和可靠，允许通过调节导致动力学停滞的相互作用和热力学途径来控制最终相的形态。在这里，我们提出的策略，直接凝胶化的两种组分的胶体混合物，依次激活选择性的种间和种内的相互作用。我们调查的逮捕阶段的结构的形态变化，通过事件驱动的分子动力学（MD）模拟和实验使用DNA涂层的胶体（DNACCs）。我们的方法可以用来微调多组分纳米或微孔材料的形态，在混合光致发光，光子学和药物输送的可能应用。
2013-02-22 cond-mat.soft
Pumping single-file colloids: Absence of current reversal
本文研究了胶体粒子在行波势场中通过短程排斥相互作用的单列运动。在合适的驱动条件下，产生了定向的时间平均的胶体流。我们使用微扰的方法来解决福克-普朗克方程的模型得到解析结果。预测结果与数值模拟结果吻合较好。我们发现峰值的时间平均定向电流作为驱动频率，波长和粒子密度的函数，并讨论可能的实验实现。令人惊讶的是，与晶格上密切相关的排斥动力学不同，本模型中的定向电流不显示电流随密度的反转。还提出了一个线性响应公式的电流响应平衡相关性。
2015-06-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Automating Blueprints for Colloidal Quasicrystal Assembly
Sapienza Università di Roma（罗马大学）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；TU Munich（慕尼黑工业大学）
针对胶体尺度二十面体准晶自组装实验实现难、人工设计构建单元复杂且相互作用超实验能力的问题，提出可生成实验可行设计的框架，设计出二十面体DNA折纸构建单元并经分子模拟验证可组装为目标准晶，为相关领域新应用铺路。
2024-07-29 cond-mat.soft
Self-assembly of Dipolar Crystals from Magnetic Colloids
本研究利用Stockmayer模型和分子动力学模拟设计冷却方案，揭示了磁性胶体在不同偶极矩下通过自发转变形成FCC或BCO晶体的机制，为磁响应胶体晶体的制备提供了新见解。
2025-06-27 cond-mat.soft
Optothermal pulling, trapping, and assembly of colloids using nanowire plasmons
胶体的光激发可以用来实现不平衡的软物质系统。在本文中，我们提出了我们的实验研究在银纳米线传播表面等离子体激元（SPPs）附近的二氧化硅胶体的动力学。由于光热相互作用，胶体被定向拉向纳米线的激发点。在到达这一点后，它们被时空地捕获在激发位置周围。通过增加体系中胶体的浓度，我们观察到纳米线周围的多粒子组装。这个过程是由SPP热驱动和协助。此外，我们发现这样的组件是敏感的激发极化在输入的纳米线。数值模拟的温度分布周围的照明纳米线证实了灵敏度的激发极化。我们的研究将有助于探索等离子体激元辅助的光热吸引、捕获和组装胶体，并可作为等离子体激元驱动的活性物质的实验平台。
2021-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Self-assembly and entropic effects in pear-shaped colloid systems: I. Shape sensitivity of bilayer phases in colloidal pear-shaped particle systems
颗粒形状在自组装过程中的作用是一把双刃剑。一方面，颗粒形状和颗粒伸长通常被认为是软物质结构形成的最基本的决定因素。另一方面，结构的形成通常对形状的细节高度敏感。在这里，我们通过研究该系统的两个模型来解决硬梨形颗粒自组装的颗粒形状敏感性问题：a）梨形硬高斯重叠（PHGO）和b）硬梨形旋转（HPR）模型。由PHGO模型给出的硬梨形颗粒，已知自发地形成双连续螺旋相。然而，这个模型并不能完美地复制一个加性物体，因此，在形状上与“真正的”梨形略有不同。因此，我们在本系列的第一部分研究梨形粒子系统中螺旋相的稳定性。我们表明，基于HPR相图的螺旋相不形成梨与这种“真正的”硬梨形的潜力。此外，我们获得的HPR和PHGO对关联函数的形成可能是由于小的非加性的PHGO潜力的迹象。
2020-04-06 cond-mat.soft
Colloidal templating at a cholesteric - oil interface: Assembly guided by an array of disclination lines
我们模拟胶体（半径$R \sim 1μ$ m）之间的界面处捕获的胆甾相液晶和不混溶的油，在那里的螺旋顺序（间距p）在散装冲突的界面处诱导的取向，稳定有序阵列的向错。对于指向矢场在胶体表面的弱锚定强度W，这产生了一个模板，有利于颗粒位置在缺陷线的顶部或中间，这取决于$α= R/p$。对于小的$α$，光学显微镜实验证实了这一点，但对于较大的$α$没有看到模板。这可能源于出现在中等W的一个崎岖的能源景观与缺陷重连。
2013-11-08 cond-mat.soft
The "magic" angle in the self-assembly of colloids suspended in a nematic host phase
利用广泛的蒙特卡罗（MC）模拟的胶体沉浸在一个液晶，我们计算了一个有效的相互作用势通过当地的液晶指向矢场及其相关的序参量。有效势由局部Landau-de Gennes（LdG）和Frank弹性贡献组成。通过经典的密度泛函理论（DFT）得到了LdG展开系数的分子表达式。利用有限尺寸标度理论对相变点进行定位，改进了LdG参数$A$的DFT结果。我们考虑一对具有Boojum缺陷拓扑结构的均匀胶体之间的有效相互作用。特别地，如果胶体的质心距离矢量与远场指向矢之间的角度约为$30^{\circ}$，则胶体相互吸引，这解决了理论与实验之间长期存在的差异。在二维MC模拟中使用有效势，我们表明，由胶体形成的自组装结构与实验数据非常吻合。
2015-05-21 cond-mat.soft
Self-assembly of Active Colloidal Molecules with Dynamic Function
具有催化活性的胶体保持非平衡状态，在这种状态下，它们产生和消耗化学品，因此有效地充当分子的源和汇。虽然被对称涂覆的单个胶体不表现出任何形式的动力学活性，但由其化学活性产生的浓度场以$1/r$形式衰减，并根据其表面化学和环境变量产生吸引或排斥其他胶体的梯度。这导致在非平衡离子系统的类似物，但与显着的新功能的作用-反应对称性破缺。我们研究这种化学活性胶体在稀释条件下的溶液，当它们通过广义离子键结合形成分子时，并讨论我们如何实现具有时间依赖性功能的结构。特别是，我们研究了一种分子，采用自发振荡模式的构象，另一种表现出类似于细菌的运行和翻滚动力学。我们的研究表明，催化活性胶体可用于设计自组装结构，这些自组装结构具有由其规定的3D结构决定的动态功能，这是一种遵循蛋白质设计原理的策略。
2015-02-25 cond-mat.soft
Inverse design of charged colloidal particle interactions for self assembly into specified crystal structures
研究了带电胶体粒子与硬核排斥Yukawa势相互作用时，调整相互作用参数，使之组装成特定晶体结构的反问题。在这里，我们的目标是体心立方（bcc）结构，它只在带电胶体的相图中的一个小区域内稳定，因此，很难找到。为了实现这一目标，我们使用键取向序参量中的统计波动来调整bcc结构的相互作用参数，同时使用统计物理启发的逆向设计（SP-ID）算法[1]在流体相中初始化系统。我们还发现，这种优化算法正确地感测带电胶体的流体-固相边界。最后，我们重复的过程采用协方差矩阵自适应进化策略（CMA-ES），一个前沿的优化技术，并比较两种方法的相对功效。
2019-05-27 cond-mat.soft
Self-assembled contacts to nanoparticles using metallic colloidal spheres
悬浮液中粒子的自发组装为具有纳米级控制的设备的廉价制造提供了策略，例如用于存储器或逻辑应用的单电子晶体管。然而，形成具有所需纳米级间距的电极的可缩放且稳健的方法仍然是一个主要挑战。在这里，我们展示了一个简单的组装方法，其中金属胶体球作为电极。通过在悬浮液中组装，然后沉积到图案化衬底上来形成器件。这种方法的关键是电极间（球体间）间距自发地设置为允许与单层纳米颗粒的隧穿接触。由于纳米粒子的小尺寸和大的静电荷能，测量的电流表现出库仑阻塞。我们表明，器件电阻可以通过一个栅电极进行调谐。我们的研究结果展示了一种全新的方法来廉价和大规模制造电子器件，如具有纳米级特征的晶体管。
2006-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Diffusional Nucleation of Nanocrystals and Their Self-Assembly into Uniform Colloids
本文综述了纳米粒子和胶体生长均匀性控制机理的理论解释。纳米颗粒通过从溶液中突发成核而合成为纳米晶体。胶体通过这些纳米晶体的聚集而自组装。这两个动力学过程是耦合的，都是由扩散输运驱动的。这两个过程的相互关系允许形成窄尺寸分布的胶体分散体，这在许多应用中是重要的。我们回顾了一个通过捕获扩散"单态"来描述团簇生长的数学模型。"然后分析溶液中纳米颗粒的突发成核。最后，我们将其耦合到纳米粒子聚集形成胶体的次级过程。我们解决了颗粒尺寸分布的建模方面，以及其他属性。
2008-06-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Exploiting imperfections: Directed assembly of surface colloids via bulk topological defects
我们利用受限液晶固有的长程弹性场将困在液晶界面的胶体颗粒组装成具有复杂对称性和填充的可重构结构。在空气和液晶液晶5CB之间的界面处捕获的具有垂面锚定的球形胶体在指向矢场中产生四极畸变，导致颗粒排斥并因此形成具有三角形习性的紧密堆积组件。在这里，我们报告复杂的，开放的结构，通过与缺陷的相互作用组织在散装。具体地说，通过在具有垂面锚定条件的微柱阵列中限制半导体液晶，我们导致缺陷环在样品本体中的明确定义的位置处形成。这些缺陷导致弹性形变，其引导界面捕获的胶体组装成环状组装体，即使当微柱完全浸没在微柱中时，环状组装体也概括了缺陷的几何形状。当胶体的表面密度是高的，它们形成一个环附近的缺陷和一个六角晶格远离it.As地形复杂的基板很容易制造和液晶缺陷很容易重新配置，这项工作奠定了基础，一个新的，强大的机制，通过控制表面锚定和相关的体缺陷结构，动态地直接组装在大面积上。
2013-09-24 cond-mat.soft
