Effective charge of cylindrical and spherical colloids immersed in an electrolyte: the quasi-planar limit
本文研究了单个圆柱形或球形大离子在1：1对称电解液中的非线性Poisson-Boltzmann理论，以及1：2和2：1不对称电解液中的非线性Poisson-Boltzmann理论。我们专注于制度，其中$κa $，宏观离子半径$a$的比例在体电解质的逆德拜长度，是大的。分析结构的解析展开出现从多尺度分析，我们发现了一个隐藏的结构的静电势。这个结构，它出现后，一个启发式的重申，提出了一个新的和方便的扩展方案，我们提出并详细制定。我们表明，新的精确结果，从而可以得到，特别是有关有效电荷的性质，在完全符合直接数值解的问题。
2015-05-29 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
Quincke oscillations of colloids at planar electrodes
弱导电流体中的电介质粒子在受到强电场作用时会自发旋转。平面电极附近的这种昆克旋转导致粒子平移，从而实现活性物质的物理模型。在这里，我们表明，昆克辊也可以表现出振荡动力学，粒子来回移动的一个固定的位置。我们解释如何振荡出现微米级粒子相称的非极性电解质中的场致边界层的厚度。这项工作使胶体振荡器的设计。
2021-02-10 cond-mat.soft
Theory of anomalous collective diffusion in colloidal monolayers on a spherical interface
由于流体动力学相互作用，平面胶体单层呈现出反常的集体扩散。我们研究了这种行为是如何受到单层的曲率，当它驻留在一个球形液滴的界面上。结果发现，动力学的特征时间仍然表现出相同的平面情况下的异常标度。然而，由于液滴半径的相关性，空间分布显示出差异。由于对于液滴，这既是全局幅度，即，关于球面的空间范围，以及局部范围，即，曲率半径，但在一般弯曲界面的情况下，这两个特征中哪一个实际上占主导地位的问题仍然是开放的。
2018-02-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Critical Casimir interaction of ellipsoidal colloids with a planar wall
基于重整化群的概念和显式平均场计算，研究了作用于溶解在临界流体中的椭球胶体粒子的有效力和有力矩的普适贡献。在基板和颗粒表面之间的相同最近距离处，椭圆形颗粒优选平行于基板的取向，并且波动诱导力的大小大于颗粒的取向垂直于基板的情况。作用于椭球粒子的临界转矩的符号取决于粒子和衬底表面处的序参量的边界条件的类型，以及粒子相对于其旋转的枢轴。
2009-07-09 cond-mat.soft
Interface instability modes in freezing colloidal suspensions - revealed from onset of planar instability
冷冻胶体悬浮液广泛存在于自然界和工业中。界面不稳定性是理解胶体悬浮液冷冻过程中斑图形成的重要因素。然而，界面不稳定模式，冰带或冰纹的起源，仍然不清楚。到目前为止，对界面失稳的发生还缺乏现场实验观测。本文通过对定向凝固胶体悬浮液中平面界面不稳定性初始瞬态阶段的直接成像，提出了三种界面不稳定性模式：Mullins-Sekerka不稳定性、整体分裂不稳定性和局部分裂不稳定性。这三种失稳模式均来自于溶质边界层和颗粒边界层的竞争，而这种竞争只有在定向凝固平面失稳的初始瞬态阶段才能揭示出来。
2016-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Flow Generation by Rotating Colloids in Planar Microchannels
采用基于粒子的介观流体力学方法研究了微通道内磁性胶体在外部旋转磁场驱动下的非平衡结构形成及其由自旋向平动的转化.对于直通道，发现了倾斜。在环形通道中，通道曲率打破了对称性，并导致流体围绕环隙以与胶体旋转方向相同的旋转方向进行净输送。预测了平移速度对通道宽度、环半径、胶体浓度和热运动的依赖关系。
2011-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Selective colloid transport across planar polymer brushes
提出平均场理论分析平面聚合物刷中胶体的结合与传输，揭示通过调整刷性质实现高选择性和渗透性的条件，为设计传感纯化装置和理解生物聚合物刷功能提供理论支持。
2025-04-03 cond-mat.soft
Field-controlled columnar and planar patterning of cholesteric colloids
我们研究了在随时间变化的电场作用下，胶体粒子在胆甾相液晶中的分散行为。通过控制所施加的场波的振幅和形状，我们表明，该系统可以通过不同的动力学途径可重复地驱动出平衡，并通过玻璃状的自由能景观，包括许多竞争的亚稳平衡导航。这些状态的范围从简单的土星环到具有无定形缺陷网络或向错环堆叠的复杂结构。非平衡电场也可以通过缺陷介导的力脉冲或它们在平面内的重新定位来触发颗粒排列成柱状阵列。我们的研究结果是有前途的软胶体-液晶复合材料的可控图案化和自组装提供了新的途径。
2015-04-13 cond-mat.soft
Phase behavior and structure of model colloid-polymer mixtures confined between two parallel planar walls
利用Gibbs系综蒙特卡罗模拟和密度泛函理论研究了两平行板间非均匀胶体-聚合物混合物中的流体-流体分层相变，其中两平行板间的胶体间距为1 ~ 10个，涵盖了从准二维到类体行为的整个范围.我们使用Asakura-Oosawa-Vrij模型，其中胶体-胶体和胶体-聚合物相互作用是硬球，而聚合物之间的对电位消失。两种不同类型的限制被认为是由一对平行的墙壁，即通过两个硬墙或通过两个半渗透的墙壁排斥胶体，但允许聚合物自由渗透。对于硬（半渗透性）的墙壁，我们发现，毛细管双结转移到更高（更低）的聚合物逸度和更低（更高）的胶体逸度相比，散装双结，这意味着毛细管冷凝（蒸发）的胶体液相中的狭缝。一个宏观的治疗是由一个新的对称开尔文方程一般的二元混合物，基于在毛细共存和参考散装共存的状态点的化学势接近。毛细管双结点的结果与由Evans和Marini Bettolo Marconi [J. Chem. Phys. 86，7138（1987）]的经典版本的开尔文方程得到的结果比较好，并且即使在小的壁分离处，在远离流体-流体临界点时也是定量准确的。对于硬墙的密度分布的聚合物和胶体内的狭缝显示振荡由于所有状态点的包装效果。对于半透水的墙壁，无论是类似的结构或平面配置文件被发现，这取决于所考虑的状态点。
2006-03-28 cond-mat.soft
Colloidal gels assembled via a temporary interfacial scaffold
二元溶剂的液-液相分离可被界面上的胶体颗粒所阻止[K。Stratford等人，Science 309，5744（2005）]。我们的实验表明，这样形成的胶体网络可以保持稳定后，充分重新混合的液体，创造一种新型的凝胶，其中在单相溶剂中的胶体具有局部平面协调。我们认为，这种结构很可能是维持初级最低DLVO键合我们的带电胶体，在强压缩下由毛细管力。我们目前的模拟证据表明，短程吸引力与排斥屏障的组合可以强烈地稳定这种局部平面凝胶。
2009-12-07 cond-mat.soft
Effect of colloidal weight at different planar interfaces
在许多物理和生物系统中，粒子和微生物在界面附近移动。了解悬浮在界面附近的颗粒的动力学不仅在概念上很重要，而且对于从废水处理到自组装的工业应用等实际应用至关重要。在这项工作中，我们通过实验研究了胶体重量对其动力学的影响，同时在各种液-固和液-气界面附近移动。利用向上的磁力，我们改变了超顺磁性胶体的有效重量。在水玻璃界面处，我们观察到扩散系数随着有效重量的增加而降低。在液体-空气界面处，而对于纯水-空气界面，扩散率和有效重量之间的依赖性可以忽略不计，我们发现，在半稀聚合物溶液中，在溶液-空气界面处，颗粒的扩散率表现出与在液体-固体界面处的扩散率相似的行为。我们实现了布朗动力学模拟来支持我们的结果，并显示如何解释实验结果的流体动力学相互作用和静电界面排斥之间的相互作用。
2022-05-17 cond-mat.soft
Non-equilibrium dynamics of a confined colloidal bilayer in planar shear flow
利用布朗动力学（BD）模拟，我们研究了剪切流对受限于狭缝孔中的带电胶体系统的结构和动力学性质的影响。我们的模型包括球形微离子通过Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）和软球势相互作用。DLVO参数根据在低离子强度的溶剂中的中等带电的二氧化硅颗粒（具有化合价Z $\sim$ 35）的系统来选择。在所考虑的限制条件下，胶体形成两个明显的层。在本研究中，我们调查剪切诱导的过渡层中的平移顺序和动力学，包括平移扩散的讨论。特别是，我们表明，在剪切熔化状态下的扩散可以描述一个分析模型，涉及一个单一的剪切驱动粒子在谐波陷阱。我们还探讨了锯齿形运动的出现，其特征在于在涡度方向的层中的粒子的时空振荡。最近在厚得多的胶体膜的实验中也观察到了类似的行为。
2013-05-31 cond-mat.soft physics.comp-ph
Solvent mediated interactions between model colloids and interfaces: A microscopic approach
我们确定了溶剂介导的贡献的有效电位模型胶体或纳米粒子分散在一个二元溶剂，表现出流体-流体相分离。使用一个简单的密度泛函理论，我们计算的“胶体”，这被视为外部电位的存在下，这两种溶剂物种的密度分布，并确定溶剂介导（SM）的潜力。具体来说，我们计算SM电位之间（i）两个胶体，（ii）胶体和平面流体-流体界面，和（iii）胶体和平面壁与吸附润湿膜。我们考虑三种不同类型的胶体颗粒：胶体A，它喜欢的本体溶剂相丰富的物种2，胶体C，它喜欢的溶剂相丰富的物种1，和“中性”胶体B，没有强烈的偏好，任何一个阶段，即自由能插入胶体到共存的本体相几乎是相等的。当一个胶体，其中有一个优先的两种溶剂相插入到不利的相在状态点接近共存的厚吸附的“润湿”膜的优选相可能会形成周围的胶体。吸附膜的存在对SM电位的形式有着深远的影响。
2009-08-17 cond-mat.soft
Tuning colloid-interface interactions by salt partitioning
我们表明，油分散的胶体颗粒与油-水界面的相互作用是高度可调的吸引力排斥，无论是通过改变通过电荷调节的胶体电荷的符号，或通过改变溶解的阳离子和阴离子之间的亲水性的差异。此外，我们调查尚未探索的相互作用之间的自我调节的胶体表面电荷分布与平面双电层的油-水界面和胶体周围的球形。我们的研究结果解释了最近的实验，并与可调皮克林乳液直接相关。
2016-08-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
A strong-coupling theory for polarizable symmetrically charged walls with counterions only
Institute of Physics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院物理研究所）；Universidade Federal do Rio Grande do Sul（南里奥格兰德联邦大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；École Normale Supérieure de Lyon（里昂高等师范学院）
研究一对带均匀表面电荷密度且由移动抗衡离子中和的平行可极化平面壁，提出基于粒子谐波偏差的维格纳型强耦合理论，蒙特卡罗模拟验证该理论，其与预测吻合良好，解决了先前理论在中等和大介电跃变时的不足。
2026-07-13 cond-mat.soft physics.chem-ph
Diffusiophoretic propulsion of an isotropic active colloidal particle near a finite-sized disk embedded in a planar fluid-fluid interface
空间对称性破缺是泳动活性粒子在低雷诺数下游动的必要条件。在微观尺度上游泳的基本先决条件是通过活性颗粒表面的化学图案化或替代地通过利用几何不对称性来诱导化学梯度并实现自推进来实现的。在本手稿中，采用远场分析模型来量化的领先秩序的贡献，诱导泳动速度的化学均匀的各向同性活性胶体附近的圆形形状的有限大小的磁盘上分离两个不混溶的粘性不可压缩的牛顿流体的界面上休息。为此，电泳问题的解决方案制定为一个混合边值问题，随后转化为一个系统的对偶积分方程的内部和外部域。取决于不同的参与粘度和溶质溶解度的比率，泳动性和化学活性的符号，以及颗粒-界面距离与盘的半径的比率，各向同性活性颗粒被发现从界面排斥，吸引到它，或达到稳定的悬停状态，并在界面附近保持不动。我们的研究结果可能被证明是有用的控制和引导运动的自推进泳动活性粒子附近的水界面。
2021-09-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Sticking dynamics of deformable colloids
本文用微流变技术研究了聚苯乙烯胶体颗粒与平板玻璃的粘附过程，用光镊捕获颗粒，用压电台定位平板并使其在平面内正弦运动，通过平板与颗粒之间的机械耦合从粘性变为弹性的过渡来描述粘附过程。通过改变实验中的三个参数，即，镊子势的强度，粒子-板相互作用的强度和振荡驱动的强度，三个不同的制度的动态-卡住，非卡住和老化，分别对应于弹性，粘性和粘弹性的耦合。[1]的观察结果可以通过耦合介质的有效刚度模量的实部和虚部的参数Nyquist图更好地说明。当颗粒与板接触时，这些参数从它们的体积值突然改变，而不管颗粒在最终稳定状态下是粘附还是非粘附。在老化制度中，粘附逐渐演变的时间，该系统显示出一个参数图显着不同的预期从一个单一的松弛过程。在奈奎斯特图中，数据的聚类趋势提供了真正的多体系统和具有几个自由度的系统之间的有趣对比。
2009-08-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stark Effect of Hybrid Charge Transfer States at Planar ZnO/Organic Interfaces
我们研究了金属氧化物受体ZnO和三个施主分子之间的平面异质结的混合电荷转移态发射的偏压依赖性。电致发光峰值能量随外加偏压线性增加，在高电场下达到饱和。通过控制光掺杂的有机层的厚度和故意改变的ZnO导电性的变化，使我们能够确认，这种偏置引起的光谱位移与内部电场在有机层，而不是在混合界面的状态填充。我们表明，现有的连续模型高估了空穴离域，并提出了一个简单的静电模型，其中的线性和二次斯塔克效应解释的静电相互作用的一个强极化的分子阳离子与其镜像。
2018-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Hydrodynamic Coupling of Two Brownian Spheres to a Planar Surface
我们描述了直接成像测量的集体和相对扩散的两个胶体球附近的平板。边界曲面修改球体的动力学，即使在几十个半径的分离。这种行为被捕获的stokeslet分析的流体流动驱动的球体和壁的无滑移边界条件。特别是，这种分析揭示了令人惊讶的不对称性，在正常模式对扩散附近的平坦表面。
2000-03-20 cond-mat.soft
Diffusive Evolution of Stable and Metastable Phases II: Theory of Non-Equilibrium Behaviour in Colloid-Polymer Mixtures
通过解析求解一些简单的相序动力学模型，我们提出了一个机制的胶体聚合物混合物的非平衡行为的发病。这些混合物可以作为原子系统的模型;因此，它们的物理学影响了热力学和相序的许多领域。一个精确的解决方案被发现的运动的一个单一的，平面的界面分离的增长相的均匀的高密度从过饱和的低密度相，其扩散耗尽驱动的界面运动。此外，一个近似的解决方案被发现的两个界面的一维演化，在中间密度的亚稳相的平板分开。该理论预测了低密度相的临界过饱和度，超过该临界过饱和度，两个界面变得不结合，亚稳相无限增长。稳定相的生长在此制度受到抑制。
1997-01-20 cond-mat.soft
Driven and active colloids at fluid interfaces
我们推导出表达式的领导秩序的远场流动所产生的外部驱动和主动（游泳）胶体在平面流体-流体界面。我们认为胶体邻近界面或粘附在界面上的钉扎接触线。雷诺数和毛细管数假设远小于统一，在典型的微米级胶体涉及空气或烷烃水界面。对于驱动胶体，领先的顺序流是由这个系统的点力（和/或扭矩）响应。对于活性胶体，力偶极子（应力波）响应发生在领先的顺序。在干净的（无表面张力）接口，这些流体动力学模式基本上是一个有限的一组通常的斯托克斯多极体流体。对于主导顺序，驱动胶体施加平行于界面的Stokeslets，而活性胶体根据胶体的取向驱动不同取向的应力。然后，我们考虑如何改变这些模式的存在下，一个不可压缩的接口，一个典型的情况下，在小毛细管数的胶体系统中存在的表面活性剂。驱动和活性胶体的领导秩序模式的重组显着。对于驱动的胶体，界面不可压缩性大大削弱了远场流垂直于界面，点力响应驱动器流只平行于界面。然而，Marangoni应力诱导一个新的偶极模式，它缺乏一个干净的界面上的类似物。如果存在表面粘性应力，则可能在界面和周围流体上产生非常长距离的流动。我们的研究结果对胶体组装和流体边界附近的平流质量输运增强具有重要意义。
2020-12-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Electrostatic Interactions in Strongly-Coupled Soft Matter
带电软物质系统-如胶体分散体和带电聚合物-当引入高电荷价的中和抗衡离子时，由组成的带电粒子之间的吸引力主导。这种反直觉的效应表明，带电粒子之间的静电耦合很强，这基本上是由粒子表面附近的抗衡离子之间的静电相关性引起的。在本文中，吸引机制和结构的抗衡离子的相关性进行了讨论的基础上，最近的数值和分析研究和各种几何形状（平面，球形和圆柱形）的带电物体的强耦合的限制。
2005-08-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
