Confocal microscopy of colloidal particles: towards reliable, optimum coordinates
在过去的十年中，光学显微镜作为研究胶体系统的定量工具变得越来越有用。从显微照片中获得大量样品中颗粒坐标的能力特别吸引人。在本文中，我们审查和扩展方法的胶体样品，这是至关重要的颗粒坐标的最高精度的最佳图像形成，并从这些图像中提取最可靠的坐标。我们深入讨论了坐标的准确性，这是敏感的胶体系统和成像系统的细节。此外，这种精度可以在颗粒之间变化，特别是在密集系统中。我们引入了一个以前未报道的误差估计，并使用它来开发一个迭代方法来寻找粒子坐标。这种单个颗粒准确度评估还允许从不同实验获得的颗粒位置之间的比较。虽然主要针对胶体系统的共聚焦显微镜研究，这里概述的方法应该很容易转移到许多其他的特征提取问题，特别是在功能可能相互重叠。
2007-09-26 cond-mat.soft
Model-free measurement of the pair potential in colloidal fluids using optical microscopy
我们报告了一个简单的，无模型的方法来测量对电位从粒子坐标数据的基础上，强制执行的距离直方图和测试粒子插入路线分别测量的对分布函数之间的一致性。我们证明了该方法的准确性和多功能性，在模拟简单的流体，然后将其应用到由超顺磁性胶体颗粒组成的实验系统。该方法将使实验研究多体相互作用，并允许有效的粗粒化的相互作用模拟。
2019-01-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Monte Carlo computer simulations and electron microscopy of colloidal cluster formation via emulsion droplet evaporation
我们考虑一个理论模型的胶体颗粒和球形乳液液滴的二元混合物。硬球胶体通过额外的短程吸引和长程排斥相互作用。液滴与胶体的相互作用是液滴表面的吸引势阱，从而引起Pickering效应。液滴-液滴相互作用是一种核心相互作用。液滴随时间收缩，这模拟了分散（油）相的蒸发，我们使用蒙特卡罗模拟进行动力学模拟。在实验中，聚苯乙烯颗粒组装使用甲苯液滴作为模板。用低温场发射扫描电子显微镜分析了液滴表面颗粒的排列。在油蒸发之前，在实验中发现液滴表面上的颗粒分布是无序的，并且模拟再现了这种效果。在完全蒸发后，形成有序的胶体簇，其对热波动稳定。无论是在模拟和场发射扫描电子显微镜，我们发现稳定的包装，从双峰，三重态，四面体到复杂的多面体的胶体。模拟的团簇结构和尺寸分布与实验结果吻合较好。我们还模拟了四面体簇和液滴的混合物中的层次组装，并发现超簇结构的形态比单粒子簇的形态更复杂。
2011-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermal noise calibration of functionalized cantilevers for force microscopy: effects of the colloidal probe position
本研究针对力显微镜中胶体探针校准受传感器细节影响的问题，建立了可描述悬臂梁任意位置负载动力学的分析模型，推导出热噪声校准校正系数，经实验验证了方法有效性，可用于标准力显微镜校准流程。
2024-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.ins-det
Stable smectic phase in suspensions of polydisperse colloidal platelets with identical thickness
我们报道了单层$α$ -磷酸锆片晶在一种新的水悬浮液中的有序和近晶有序，该片晶具有高的直径多分散性，但厚度均匀。我们观察到一个各向同性的-相变的血小板体积分数的增加，随后形成的近晶相，一个难以捉摸的阶段，已很少看到在离散液晶。近晶相的特征在于通过X射线衍射，高分辨率透射电子显微镜，和光学显微镜。在这个高度多分散悬浮液的相平衡是合理化的理论方法的基础上密度泛函理论。
2009-09-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Correlating microscopic viscoelasticity and structure of an aging colloidal gel using active microrheology and cryogenic scanning electron microscopy
光镊（Optical Tweezers，OTs）可以探测作用在介质中的胶体粒子上的皮牛顿力，并已成功地用于研究具有内部结构的复杂系统。随着颗粒之间的静电相互作用在物理老化过程中逐渐演变，水性介质中的锂皂石粘土颗粒随时间自组装以形成微观网络。我们调查的强制运动的光学捕获的微米大小的胶体探针颗粒，悬浮在老化的锂皂石悬浮液，作为基础的锂皂石微观结构逐渐发展。我们基于OT的振荡活性微观流变学实验使我们能够研究浓度范围为2.5%w/v至3.0%w/v的老化含水粘土悬浮液中不断变化的微观结构的机械响应，并在90分钟至150分钟之间的几个老化时间。我们重复这样的振荡测量的范围内的胶体探针粒径和调查的老化悬浮液的微观流变学的探针尺寸的影响。使用低温场发射扫描电子显微镜（cryo-FESEM），我们检查的平均孔隙面积的Laponite悬浮液微观结构的各种样品浓度和老化时间。通过结合我们的OT和低温FESEM数据，我们在这里报告的第一次，尽我们所知，交叉模量和平均孔径的老化悬浮液微结构的不同悬浮液浓度和探针粒径在这里研究的负相关性。
2023-03-13 cond-mat.soft
Particle sizing for flowing colloidal suspensions using flow-differential dynamic microscopy
颗粒尺寸是理解颗粒产品行为的关键变量，颗粒产品是我们现代生活的基础。通常从静止的悬浮液中获得，在流动条件下测量粒度将使生产过程中的在线测试和开发过程中的高通量测试取得进展。然而，样品通常是浑浊的，多重散射光，并阻止直接使用常见的尺寸测量技术。微分动态显微镜（DDM）是一种强大的技术，用于分析这些样品的视频显微镜，测量扩散，因此颗粒大小，而不需要解决个别颗粒，同时没有大量的用户输入。然而，当将DDM应用于流动样品时，扩散动力学迅速地由流动效应主导，从而防止颗粒尺寸。在这里，我们开发了“流DDM”，一种新的分析方案，结合了优化的成像条件，漂移速度校正和建模的影响流。Flow-DDM允许将流动与扩散运动解耦，这有助于在比DDM高一个数量级的流速下成功地进行粒度测量。我们证明了该技术的一般性，通过应用流DDM两个单独的显微镜方法和流动的几何形状。
2021-02-22 cond-mat.soft
Computational assessment of an effective-sphere model for characterizing colloidal fractal aggregates with holographic microscopy
我们进行模拟，以评估最近的实验技术，使用在线全息显微镜和有效球模型来测量人口平均分形维数$D_f$的合奏胶体分形聚集体。在该技术中，基于均匀球体的Lorenz-Mie散射的模型被拟合到分形聚集体的群体的数字全息图，以确定聚集体的有效折射率$n_{eff}$和有效半径$a_{eff}$。基于Maxwell Garnett有效介质理论的$n_{eff}$和$a_{eff}$之间的比例关系然后确定$D_f$。在这里，我们使用一个多球叠加代码来计算精确的全息图所产生的可调分形维数$D_f$的聚集。我们发现，$n_{eff}$和$a_{eff}$变得不太敏感的聚集体取向作为$D_f$增加。我们还表明，麦克斯韦加内特标度关系正确地确定$D_f$在10.5\%，当多次散射是可以忽略的，人口平均的决定系数$\langle R^2\rangle_p > 0.6$，表明全息图是很好地描述了有效球模型。
2019-06-26 cond-mat.soft physics.optics
Statistics of Fluctuating Colloidal Fluid-Fluid Interfaces
用共聚焦显微镜测量了共存的胶体流体相之间的界面波动。由于非常低的表面张力，界面的热运动是如此缓慢，以至于可以记录界面的位置。发展了界面高度波动理论。对于大量的关联函数，实验数据与理论表达式进行了比较。理论和实验之间的协议是非常好的。
2008-06-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Light Microscopy at Maximal Precision
显微镜是物理和生命科学的主力，产生从原子到细胞的清晰图像，远远超出了人眼的能力。然而，对这些图像的分析通常比自动手动标记好不了多少。在这里，我们彻底改变了显微图像的分析，提取理论上包含在复杂的显微图像中的所有信息。使用一个通用的方法，我们提取的信息，通过拟合实验图像与详细的光学模型的显微镜，一种方法，我们称之为参数提取重建图像（PERI）。作为原理的证明，我们用胶体球的共焦图像演示了这种方法，将颗粒位置和半径的测量提高了100倍，并达到了最大可能的精度。有了这个前所未有的分辨率，我们测量纳米尺度的胶体相互作用，在稠密的悬浮液仅与光学显微镜，以前不可能的壮举。我们的方法是通用的，适用于从明场到电子显微镜的成像方法，我们预计精度分别为1 nm和0.1 pm。
2017-02-23 cond-mat.soft physics.data-an
Nanomechanical and topographical imaging of living cells by Atomic Force Microscopy with colloidal probes
原子力显微镜（AFM）作为表征活细胞的机械和形态学性质的工具具有巨大的潜力;鉴于新的早期诊断策略的发展，这些性质已被证明与细胞的命运和病理生理状态相关。虽然一些报告已经描述了实验和技术方法表征细胞弹性的AFM，一个强大的和普遍接受的方法仍然缺乏。在这里，我们表明，微米球形探针（也被称为胶体探针）非常适合进行活细胞的地形和力学分析相结合，与空间分辨率适合于一个完整的和准确的映射细胞的形态和弹性特性，优越的可靠性和准确性在机械测量方面的传统和广泛使用的锋利的AFM提示。我们解决了一些问题，有关的纳米力学分析，包括接触力学模型的适用性和约束接触的几何形状上测得的弹性模量（有限厚度效应）的影响。我们已经测试了我们的协议，通过成像活的PC 12和MDA-MB-231细胞，以证明有限厚度效应的校正的重要性和细胞弹性的变化引起的细胞靶向药物的作用。
2015-02-05 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Elastic properties of colloidal solids with disorder
综述了从微观粒子相互作用出发确定固体弹性常数的方法的最新进展。在理论方面，密度泛函理论的方法进行了讨论和比较，更经典的使用实际的对势。在实验方面，视频显微镜已被引入到测量胶体固体的弹性常数。对于玻璃和无序系统，给出了这一新技术的理论基础，并回顾了一些挑战和最新进展。
2013-01-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colloidal graphite/graphene nanostructures using collagen showing enhanced thermal conductivity
在环境条件下研究了天然石墨（GR）与胶体石墨烯（G）胶原（C）纳米复合材料相互作用的时间动力学，并观察到在环境条件下仅一天就足以使用蛋白质胶原直接从石墨形成胶体石墨烯。既不需要受控的温度和压力环境，也不需要超声处理;从而使该过程仿生。详细的光谱，X射线衍射，电子显微镜以及荧光和发光辅助表征的胶体分散体在第一天和第七天揭示石墨烯和胶原蛋白的相互作用和随后的重排，形成一个开放的结构。详细的共聚焦显微镜，在液体状态下，揭示了在GR的锯齿形边缘的初始攻击，自发荧光的增强，并最终打开GR的石墨堆叠，以形成接近透明的G。原子力显微镜研究证明了胶原蛋白和石墨烯的存在以及原子水平上周期性的破坏。胶体的热导率在体积分数小于0.00005的G.热导率随时间的增加为GR到G的瞬时剥离提供了定性证据。该复合材料揭示了有趣的特性，可能推动其成为未来先进生物应用的材料，包括治疗学。
2015-11-27 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
New Light on Like-Charge Attraction
我们报告对相互作用的测量带电胶体系统在受限和非受限的几何形状通过光学显微镜。在非常小的颗粒距离，我们观察到微小的失真的光学图像，这可能会导致伪影的对电位由数字视频显微镜。特别是，这些扭曲可以假装在带电胶体悬浮液中观察到的远程吸引力。
2005-03-04 cond-mat.soft cond-mat.str-el
Elasticity-mediated self-organization and colloidal interactions of solid spheres with tangential anchoring in a nematic liquid crystal
利用激光光镊和荧光共聚焦偏振显微镜，研究了固体微球在具有强切向表面锚定的颗粒周围弹性畸变引起的胶体相互作用。这些粒子聚集成与远场指向矢成约30度的链，并且在更高的浓度下，形成复杂的动力学捕获结构。我们表征的距离和角度依赖性的胶体相互作用力。
2005-08-13 cond-mat.soft
Connecting Structural Relaxation with the Low Frequency Modes in a Hard-Sphere Colloidal Glass
用共聚焦显微镜研究了硬球胶体玻璃的结构弛豫。在长时间尺度上跟踪单个粒子的运动，以检测系统中的重排区域。我们已经用简正模分析来理解重排区域的起源。低频模式，在短时间尺度上获得的，显示出很强的空间相关性与重排发生在长时间尺度上。
2011-09-12 cond-mat.soft
Finding bridges in packings of colloidal spheres
我们确定假定的承重结构（桥梁）在实验胶体系统共聚焦显微镜研究。桥是合作的结构，已被用来解释稳定性和不均匀的力传递模拟颗粒填料的密度范围。我们发现，类似于那些在颗粒模拟中发现的桥梁存在于真正的实验胶体包装。我们严格描述的桥发现程序的真实实验数据，并提出了一个新的标准-最低均方分离（LSQS）-选择最佳的稳定。
2010-06-17 cond-mat.soft
Incompressibility of polydisperse random close packed colloidal particles
我们使用共聚焦显微镜来研究随机紧密堆积的胶体颗粒样品。我们引入一个算法来估计每个粒子的大小。考虑到它们的大小，我们计算了样品的压缩性作为波矢量$q$的函数，并发现这种压缩性线性消失为$q \rightarrow 0$。必须考虑颗粒尺寸以正确计算压缩性。这些结果也表明，实验的包装是超均匀的。
2011-07-09 cond-mat.soft
Harmonic lattice behavior of two-dimensional colloidal crystals
使用位置数据从视频显微镜和应用均分定理谐波哈密顿，我们确定的波矢量依赖正常模式弹性常数的二维胶体模型晶体和比较测量的能带结构的预测的谐波晶格理论。我们发现很好的协议的横向和纵向模式。对于$q\to 0$，测量的弹性常数与晶体的弹性模量一致。
2004-02-17 cond-mat.soft
Using the Discrete Dipole Approximation and Holographic Microscopy to Measure Rotational Dynamics of Non-spherical Colloidal Particles
我们提出了一种新的，高速的技术来跟踪非球形胶体颗粒的三维平移和旋转。我们捕获的数字全息图的微米级的二氧化硅棒和亚微米级的Janus粒子在水中自由扩散，然后拟合数值散射模型的基础上的离散偶极子近似测量的全息图。这种逆散射方法使我们能够提取粒子的位置和方向作为时间的函数，以及静态参数，包括大小，形状和折射率。两种颗粒的最佳拟合尺寸和折射率与预期值吻合良好。该技术能够以35 nm的精度跟踪棒的质心，并以1.5 $^\circ$的精度跟踪其取向，与非球形颗粒上的其他3D扩散测量的精度相当或更好。此外，所测得的平移和旋转扩散系数的二氧化硅棒同意流体动力学预测的spherocylinder在0.3%以内。我们还表明，虽然Janus粒子只有弱的光学不对称性，该技术可以跟踪他们的二维平移和方位角旋转超过几微米的景深，产生独立的测量的有效流体动力学半径，同意在0.2%。这些测量的内部和外部一致性验证了该技术。由于离散偶极子近似可以模拟散射从任意形状的颗粒，我们的技术可以用于一系列的应用，包括粒子跟踪，微观流变学，胶体自组装或微生物运动的基础研究。
2015-12-27 cond-mat.soft physics.optics
Correcting artifacts from finite image size in Differential Dynamic Microscopy
差分动态显微镜（DDM）分析传统的真实空间显微镜图像，以类似于光散射的方式提取样品动态信息，通过将序列中的每个图像分解为傅立叶模式，并评估其时间相关性。DDM已应用于许多软物质和胶体体系。然而，观察到的物体移出显微镜捕获的视场，与所获取图像的边缘相交，可能会在随后的分析中引入虚假但显著的误差。在这里，我们表明，应用程序的空间窗口过滤器的图像序列之前，他们进入标准DDM分析可以大大减少这些文物。此外，窗口可以显着增加DDM探测的波矢量的可访问范围，并可能进一步产生意想不到的信息，如胶体悬浮液的尺寸多分散性。
2017-07-24 cond-mat.soft
Optical correlation techniques for the investigation of colloidal systems
本文简要介绍了光学相关方法在胶体科学中的应用。特别是，我计划表明，充分评估光散射和显微镜之间的密切关系，允许设计新的强大的调查技术，结合他们的权力。这篇论文的扩展版将发表在D.贝尔蒂和G. Palazzo，Elsevier（ISBN 978-0-444-59541-6）.我非常感谢出版商允许我在arXiv上发布这个预印本。
2013-06-06 cond-mat.soft physics.optics
Assembly and Phase Transitions within Colloidal Crystals
微米级的胶体颗粒可以被看作是具有可剪裁的尺寸、形状和相互作用的大原子。这些构建块可以组装成极其丰富的结构和相，其中颗粒的热运动可以使用光学显微镜直接成像和跟踪。因此，胶体粒子是研究相变的极好模型系统，特别是对于知之甚少的动力学和非平衡微尺度过程。胶体制造、组装和计算机模拟的进步为此类研究开辟了许多可能性。本文综述了由可调各向同性球、各向异性粒子和活性粒子组成的胶体晶体的研究进展。我们专注于结晶，熔化和固体固体转变的进展，并强调胶体晶体内相变研究的挑战和未来前景。
2017-11-09 cond-mat.soft
Low energy modes and Debye behaviour in a colloidal crystal
利用共聚焦显微镜研究了三维胶体晶体的振动光谱和低能模式。这是在通过三维晶体的二维切割中完成的。我们发现，所观察到的态密度是不兼容的标准德拜形式在二维或三维。数值模拟证实了这些结果。我们表明，一个有效的理论的投影模式到二维切割描述了实验和模拟数据在一个令人满意的方式。
2011-02-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Emergence and percolation of rigid domains during colloidal glass transition
使用视频显微镜，我们测量本地的空间约束无序的二元胶体样品，从稀释的流体堵塞的玻璃，并探测其空间和时间的相关性，在玻璃化转变过程中的本地动态。我们观察到的林德曼标准，这正好与发病的玻璃态动力学在过冷液体内的约束和本地动态之间的显着相关性的出现。流体中的刚性域被确定的基础上的本地约束，并表现出逾渗过渡附近的玻璃化转变，伴随着动力学的不均匀性的出现。我们的研究结果表明，空间的约束，而不是非晶结构的几何形状是关键，连接在无序材料中的复杂的时空相关性。
2019-02-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Large FCC colloidal crystals under microgravity
本研究在国际空间站微重力环境下开展实验，发现硬球相图中地球玻璃态区域的亚稳态胶体液体可自组装形成大尺寸无缺陷FCC胶体晶体，为空间胶体器件尤其是光学元件制造提供了新路径。
2024-07-11 cond-mat.soft
Correlations of Structure and Dynamics in an Aging Colloidal Glass
我们研究了浓胶体悬浮液，一个模型系统，它具有玻璃化转变。处于玻璃态的样品显示老化，因为胶体颗粒的运动随着样品从初始状态老化而减慢。我们研究的静态结构和减慢动力学之间的关系，使用共聚焦显微镜跟踪的三维运动的粒子。通过考虑由相邻颗粒的四联体形成的四面体来量化该结构。我们发现，虽然样品在老化过程中明显减慢，但通过四面体量测量的静态特性没有变化。然而，观察到四面体形状和流动性之间的弱相关性，这表明该结构有利于负责样品老化的运动。
2005-12-29 cond-mat.soft
Bridging the Gap: 3D Real-Space Characterization of Colloidal Assemblies via FIB-SEM Tomography
洞察纳米粒子组装体的结构，直到一个单一的粒子水平是关键，以了解这些组件的集体性质，这严重依赖于单个粒子的位置和取向。然而，含有小的10-500纳米尺寸的胶体的大的微米尺寸的组件的表征是非常具有挑战性的，并且不能容易地用常规的光、电子或X射线显微镜技术来完成。在这里，我们证明了聚焦离子束扫描电子显微镜（FIB-SEM）断层扫描结合图像处理，使定量的真实空间研究有序和无序的粒子组件太大的传统的透射电子断层扫描，包含粒子太小的共聚焦显微镜。首先，我们展示了高分辨率的结构分析球形纳米粒子组件，包含小的各向异性的金纳米粒子。在此，FIB-SEM断层扫描允许表征组装尺寸，这是传统的透射电子显微镜无法访问的。接下来，我们表明，FIB-SEM断层扫描是能够表征更大的有序和无序的组件包含二氧化硅胶体的直径接近共聚焦显微镜的分辨率极限。我们确定的位置和方向的每个单独的（纳米）粒子在组件中使用最近开发的粒子跟踪例程。这种高精度的结构信息对于理解和设计新的基于纳米颗粒的材料和工艺的集体性质是必不可少的。
2019-03-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Measuring Colloidomer Hydrodynamics with Holographic Video Microscopy
本研究利用瑞利-索末菲反向传播法分析胶体聚合物链的全息图，追踪其三维构象变化，并通过与流体动力学模型对比验证了该技术在研究几何约束下胶体聚合物流体动力学方面的有效性。
2024-03-15 cond-mat.soft physics.optics
Effect of many-body interactions on the solid-liquid phase-behavior of charge-stabilized colloidal suspensions
电荷稳定的胶体悬浮液的固液相图计算使用的技术，结合连续的泊松-玻尔兹曼描述微观电解质离子与分子动力学模拟的macroionic胶体球。虽然在这种方法中忽略了微离子之间的相关性，但胶体之间的多体相互作用完全包括在内。在高胶体体积分数下确定固-液转变，其中多体相互作用预计是强的。鉴于Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek理论预测胶体通过Yukawa对势相互作用，我们将我们的结果与简单Yukawa液体的相图进行了比较。在高盐条件下发现良好的协议，而在低离子强度相当大的偏差观察。通过计算有效的胶体-胶体对相互作用，证明了这些差异是由于多体相互作用。我们提出了一个密度依赖的对势的形式截断汤川势，并表明，它提供了一个相当大的改进描述的固-液相的行为浓缩胶体悬浮液。
2002-09-06 cond-mat.soft
Statistics of non-affine defect precursors: tailoring defect densities in colloidal crystals using external fields
固体中的粗粒化原子位移产生局部仿射应变和“非仿射”波动。在这里，我们研究这些粗粒度的量的平衡动力学，以获得时空相关的关联函数。我们展示了这些热激发，非仿射波动的子集作为晶格缺陷的成核的前体，并建议如何缺陷概率可能会改变由{ \it实验可实现}“外部”场共轭的全球非亲和参数。我们的研究结果是经得起验证的实验中使用常用的全息激光镊子和视频显微镜技术的胶体晶体，并可能导致简单的方法来控制缺陷密度的胶体固体。
2017-01-23 cond-mat.soft
Three-dimensional imaging of colloidal glasses under steady shear
使用快速共聚焦显微镜，我们图像的三维动力学的颗粒在一个产生的硬球胶体玻璃下稳定剪切。在均匀剪切区域观察到的结构弛豫几乎是各向同性的，但与静态亚稳胶体流体的结构弛豫明显不同。逆弛豫时间$τ_α^{-1}$和扩散常数$D$，作为{ \it局部}剪切速率$\dotγ$的函数，在$\dotγ$中，在超过二十年的时间内显示出与$τ_α^{-1} \propto D \propto \dotγ^{0.8}$的显著剪切稀化。相反，系统的{ \it global}流变性显示Herschel-Bulkley行为。我们讨论了大规模剪切本地化和其他机制在产生这种差异的可能作用。
2007-07-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
ArGSLab: A tool for analyzing experimental or simulated particle networks
显微镜和基于颗粒的模拟都是研究聚集颗粒物质（如胶体凝胶）的强大技术。这些技术提供的数据通常包含大量长度尺度的信息，但结构分析方法通常侧重于局部颗粒排列，即使数据也包含有关介观长度尺度上颗粒网络的信息。在本文中，我们提出了一个MATLAB软件包，用于量化胶体样品中的介观网络结构。ArGSLab（Arrested and Gelated Structures Laboratory）从输入数据中提取网络骨干，然后将其转换为一组节点和链接，以进行基于图论的分析。该例程可以处理来自显微镜的图像堆栈以及显式坐标数据，从而允许模拟和实验之间的定量比较。此外，ArGSLab还可以精确分析显微镜数据，例如，扩展的点扩散函数禁止对单个粒子的分辨。我们展示了所得的输出，例如来自显微镜和胶体凝胶模拟的数据集，以展示ArGSLab定量分析各种来源数据的能力。免费提供的软件包可以使用提供的图形用户界面或直接作为MATLAB脚本。
2021-08-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Two Modes of Cluster Dynamics Govern the Viscoelasticity of Colloidal Gels
在低颗粒体积分数下，由强吸引颗粒形成的胶体凝胶由均匀尺寸的团簇的空间跨越网络组成。我们研究的热波动的集群使用微分动力学显微镜分解成两种模式的动力学，并通过流变学将它们与宏观粘弹性。第一种模式，在早期占主导地位，代表了局部的，个别集群的弹性波动。第二种模式，在晚些时候宣布，反映了集体，粘弹性动力学促进集群的连接。通过以不同比例混合两种不同吸引力强度的颗粒，我们控制集体模式开始占主导地位的过渡时间，从而调整二元凝胶的线性粘弹性模量的频率依赖性。
2021-03-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Pair Interaction Potentials of Colloids by Extrapolation of Confocal Microscopy Measurements of Collective Structure
提出了一种通过外推测量无限稀释的集体结构来测量胶体粒子间的对相互作用势的方法，并对该方法进行了模拟和实验研究。该方法特别适用于胶体具有荧光性且折射率与溶剂匹配的体系。该方法涉及表征潜在的平均力之间的胶体颗粒悬浮液中的径向分布函数的测量，使用3D直接可视化。将平均力的势外推到无限稀释，以得到对相互作用势$U(r)$的估计。我们使用蒙特卡罗（MC）模拟测试和建立我们的方法，以及探索多分散性的准确性的影响。我们使用聚-12-羟基硬脂酸稳定的聚（甲基丙烯酸甲酯）（PHSA-PMMA）颗粒分散在溶剂邻苯二甲酸二辛酯（DOP）的测试方法，并评估其准确性为三个不同的排斥系统的范围已被操纵通过添加电解质。
2010-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Crystal-to-Crystal Transitions in Binary Mixtures of Soft Colloids
在这篇文章中，我们展示了一种方法，诱导可逆的晶体到晶体的软胶体颗粒的二元混合物的转变。通过控制降低盐度和越来越占主导地位的静电相互作用，一个单一的样品被证明是可逆地组织成熵晶体，静电吸引为主的晶体或聚集的凝胶，我们量化使用显微镜和图像分析。我们还用键级分析来分析晶体结构，以区分两种晶相。我们观察不同的阶段，使用样品架的几何形状，允许在原位盐度控制和成像通过共聚焦激光扫描显微镜，并应用合成方法生产的颗粒具有高分辨率的显微镜与控制粒度。与硬球体系相比，颗粒柔软度提供了增强的结晶速度，同时改变了再入熔融行为。因此，这项工作提供了几个工具，用于可重复的制造和分析的二元胶体晶体。
2021-08-27 cond-mat.soft
Triplet correlations in two-dimensional colloidal model liquids
经典流体中的三体分布函数已经在理论上研究了很多次，但从未直接测量过。我们提出了实验三点关联函数，计算从粒子配置通过视频显微镜测量在两种类型的准二维胶体模型流体：带电胶体粒子的系统和系统的顺磁性胶体。在第一个系统中，粒子通过汤川势相互作用，在第二个系统中，通过势$Γ/r^{3}$相互作用。我们发现这两个系统非常相似的结果：在增加粒子之间的耦合，观察到一个晶体状的地方秩序由于三重态的相关性逐渐形成，即使系统仍然是深内的流体相。这主要是填充效应，这从具有完全不同的对相互作用势的两个系统的结果之间的密切相似性中可以看出。
2003-07-23 cond-mat.soft
Emulsification in binary liquids containing colloidal particles: a structure-factor analysis
我们提出了一个定量的共焦显微镜研究的瞬态和最终的微观结构的颗粒稳定的乳液通过分层形成的二元液体。为此，我们已经开发了一种图像分析方法，依赖于从共焦图像序列中的各个帧的离散傅立叶变换获得的结构因子。在峰值拟合之前径向平均这些傅立叶变换的平方模量允许在淬火的整个温度范围内提取主导长度尺度。我们的程序甚至在液滴成核后产生信息，此时两个分离相之间的（荧光）对比在图像中几乎不可辨别。我们发现，我们的乳液是稳定的实验时间尺度上的界面颗粒，他们很可能有双峰液滴尺寸分布。我们将后者归因于聚结与乳状液分离是乳化后期的主要粗化机制，我们支持这一主张与（直接）共聚焦显微镜观察。此外，我们的研究结果意味着，所观察到的液滴出现从颗粒促进成核，随后可能是一个自由生长制度。最后，我们认为，乳状液分层强烈影响液滴的生长在乳化的早期阶段。未来的研究可以澄清淬火条件和所得微观结构之间的联系，为从二元液体中定制颗粒稳定乳液铺平道路。
2010-11-03 cond-mat.soft
Phonons in two-dimensional soft colloidal crystals
用视频显微镜和协方差矩阵分析法测量了由温敏微凝胶颗粒组成的原始和多晶单层胶体晶体的振动模式。在低频率下，两种晶体类型中都观察到二维谐波晶体的德拜关系;在较高频率下，声子态密度中的范霍夫奇异性的证据被实验噪声和测量统计数据显着模糊。这些误差的影响进行了分析，使用数值模拟。我们介绍的方法来纠正这些限制，它可以适用于无序系统以及结晶的，我们表明，应用程序的误差校正程序的实验数据导致更明显的范霍夫奇异的原始晶体。最后，准本地化的低频率模式在多晶二维胶体晶体被确定和证明与结构缺陷，如位错，这表明准本地化的低频率声子模式可用于识别易受重排的晶体以及非晶态固体的局部区域。
2013-09-11 cond-mat.soft
Above and beyond: Holographic tracking of axial displacements in holographic optical tweezers
粒子在全息光阱中沿光轴移动的距离并不简单地由光阱的编程运动决定，而是取决于光阱形状变化和粒子材料性质的相互作用。对于光镊中胶体球的特殊情况，全息视频显微镜显示，被捕获的颗粒倾向于沿着轴向移动得比移动它们的陷阱更远，并且不同种类的颗粒移动不同的量。这些令人惊讶的和相当大的变化，在轴向的位置可以解释的偶极阶理论的光学部队。他们的发现强调了实时反馈的需要，以实现三维胶体组装的精确控制，并表明全息显微镜可以满足这一需求。
2019-08-06 cond-mat.soft physics.optics
Orientational Dynamics of Fluctuating Dipolar Particles Assembled in a Mesoscopic Colloidal Ribbon
我们结合实验和理论来研究铁磁微椭球的动力学和取向的波动，形成一个带状结构，由于吸引力的偶极力。当组装在带中时，椭圆体显示取向热波动，其幅度可以通过施加面内磁场来控制。我们使用视频显微镜研究在实时/空间的取向动力学。理论参数被用来推导出一个分析表达式，描述了如何分布的不同的角配置取决于所施加的电场的强度。的实验数据是在良好的协议与开发的模型的所有范围内的字段参数探索。理解由偶极粒子组成的链中的波动的作用不仅从基本观点来看是重要的，而且它还可以帮助理解这种结构对抗热噪声的稳定性，这与微流体和芯片实验室应用有关。
2017-07-25 cond-mat.soft
Multiscale dynamics of colloidal deposition and erosion in porous media
各种进程-例如，环境污染、地下水修复、石油回收、过滤和药物输送--涉及多孔介质中胶体颗粒的输送。使用共聚焦显微镜，我们直接可视化这一过程在原位，从而确定粒子分布在整个介质的基本机制。在高注射压力下，流体动力应力导致颗粒不断沉积在固体基质上并从固体基质中侵蚀出来-特别是，迫使它们分布在整个介质中。相比之下，在低喷射压力下，侵蚀的相对影响被抑制，导致颗粒定位在介质的入口附近。出乎意料的是，这些宏观分布行为取决于施加的压力，以类似的方式为不同的电荷的颗粒，虽然沉积的孔隙尺度分布是敏感的粒子电荷。这些结果揭示了流体、颗粒和固体基质之间的多尺度相互作用如何控制胶体在多孔介质中的分布。
2021-03-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
