First-principles superadiabatic theory for the dynamics of inhomogeneous fluids
对于经典的布朗动力学多体系统，我们发展了一个超绝热动力学密度泛函理论（DDFT）来描述非均匀流体的非平衡态。通过显式地结合非均匀两体关联函数的动力学，我们直接从微观粒子间相互作用获得超绝热力。我们证明了这些非平衡力的重要性，我们的三维硬球在一个随时间变化的平面势理论的数值实现的一个体密度的准确描述。在超绝热DDFT的单体密度的弛豫被发现是慢于标准绝热DDFT预测，并显着提高与布朗动力学模拟数据的协议。我们将这种改进的性能归因于在超绝热DDFT内结构弛豫的正确处理。我们的方法提供了基本的洞察动力学密度泛函理论的基本结构，并使标准方法失败的情况下的研究成为可能。
2022-09-23 cond-mat.soft
Statics and dynamics of inhomogeneous liquids via the internal-energy functional
本文给出了经典统计力学的变分形式，其中的试验场由单体密度和局部熵分布组成。使用Levy的约束搜索方法，它表明，大潜力是一个功能的两个分布，它是最小的平衡，最小化领域是那些在平衡。功能分裂成熵，外部能量和内部能量贡献的总和。几个常见的近似Helmholtz自由能量密度泛函，如Rosenfeld硬球混合物的基本测量理论，转化为内能泛函。内能泛函的变分导数被用来概括动力学密度泛函理论，包括微观熵分布的动力学，因为是相关的研究热传输和热扩散。
2011-10-20 cond-mat.soft
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
Fluctuation profiles in inhomogeneous fluids
Universität Bayreuth（拜罗伊特大学）
研究不均匀经典多体系统平衡性质，通过局部能量、熵和粒子数波动特征进行热力学分析，揭示不同相互作用下波动差异。
2020-12-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical density functional theory for dense suspensions of colloidal hard spheres
利用动力学密度泛函理论研究了胶体硬球在布朗运动下的结构弛豫。与部分线性化路线相反[Stopper { \em et al.}，E { \bf 92}，022151（2015）]，其相当于对van Hove函数的自和不同部分使用不同的自由能泛函$G(r,t)$，我们提出了对两个分量采用单个泛函的统一描述。为此，通过零维极限的功能与淬火的自我组件内的自我部分的相互作用被删除。此外，我们利用硬球悬浮液中的长时间流动性的理论结果，我们适应非均匀流体。我们的结果为$G(r,t)$是在良好的协议与数值模拟，即使在稠密的液相。特别是，我们的理论准确地产生交叉从自由扩散在短时间内缓慢的长时间扩散在拥挤的环境中。
2018-01-14 cond-mat.soft
Density functional theory for Baxter's sticky hard spheres in confinement
最近已经表明，Baxter粘性硬球流体的自由能在非均匀硬球流体的基本测量理论（FMT）的框架内被唯一地定义，只要它服从标度粒子理论和直接关联函数的Percus-Yevick（PY）结果[Hansen-Goos和Wettlaufer，J. Chem. Phys. { \bf 134}，014506（2011）]。在这里，结合一个新的矢量加权密度的FMT的常见版本的加权密度，我们得到了相关的强限制极限的分歧的正则化。此外，出现的简单自由能在零维极限下是精确的，不影响基本的状态方程，并产生不同于PY表达式的直接关联函数。与体对关联函数和约束密度分布的模拟数据的比较表明，新的理论是显着更准确的比基于PY的结果。最后，所得的自由能适用于玻璃的粘合剂硬球。
2011-12-15 cond-mat.soft
Analytic Solution of the Ornstein-Zernike Relation for Inhomogeneous Liquids
一个经典的简单液体的性质可以强烈影响的应用程序的外部电位，支持不均匀性。为了理解这些性质变化的性质，通常将液体的平衡颗粒分布函数作为系统控制参数（例如硬球液体的填充分数）的函数来单独评估。在这项研究中，我们专注于两个分布函数，表征非均匀液体：对直接关联函数$c(\mathbf{r}_1,\mathbf{r}_2)$和对关联函数$g(\mathbf{r}_1,\mathbf{r}_2)$。我们解决的Ornstein-Zernike方程的非均匀液体获得$c(\mathbf{r}_1,\mathbf{r}_2)$作为$g(\mathbf{r}_1,\mathbf{r}_2)$的显式函数，后者被认为是一个实验观察，使用的信息以及研究和解决$g^0(\mathbf{r}_1-\mathbf{r}_2)$和$c^0(\mathbf{r}_1-\mathbf{r}_2)$的父均匀（$^0$）系统。用我们的公式得到的结果进行了测试对一维非均匀硬棒液体的相关和分布函数的精确解。在该测试成功之后，形式主义被扩展以获得作为三维液体中的$g(\mathbf{r}_1,\mathbf{r}_2)$的显式函数的$c(\mathbf{r}_1,\mathbf{r}_2)$。
2016-12-01 cond-mat.soft
"Kohn-Shamification" of the classical density-functional theory of inhomogeneous polar molecular liquids with application to liquid hydrogen chloride
经典分子液体的密度泛函理论的难题仍然是找到一个精确的自由能泛函，即分子原子位置的密度。在Kohn和Sham之后，我们展示了如何通过考虑一组有效势中的非相互作用分子来解决这个问题。这种视角的转变导致了简单的三维函数的准确和计算上易于处理的描述。我们也治疗极性系统的线性和饱和介电响应，提出液体氯化氢作为一个案例研究。
2008-06-27 cond-mat.soft
Superadiabatic dynamical density functional study of Brownian hard-spheres in time-dependent external potentials
本研究采用超绝热动力学密度泛函理论，无需拟合参数或模拟输入，直接预测含时外势下布朗硬球系统的单体密度演化，并与绝热DDFT和布朗动力学模拟对比，验证其准确性。
2023-06-22 cond-mat.soft
Phase diagram of SALR fluids on spherical surfaces
我们研究了限制在球体表面的硬核盘流体的相图，其相互作用势包含短程吸引力和长程排斥尾（SALR）。基于以前的工作中的散装，我们推导出一个稳定性标准的均匀相的流体，并定位一个区域的不稳定链接到存在一个负的最小值的相互作用势的球谐函数展开。该区域内的非均匀相的特征在于使用平均场密度泛函理论。我们发现几个不均匀的模式，可以分为三大类：簇晶体，条纹，气泡晶体，每个包含拓扑缺陷。有趣的是，虽然在大密度的非均匀相的周期性主要是由潜在的扩展的负最小值的位置，系统的有限大小诱导在较小的密度更丰富的行为。
2021-11-23 cond-mat.soft
Nonergodicity parameters of confined hard-sphere glasses
在最近开发的模式耦合理论的流体局限于一个狭缝，我们阐述了适当的广义中间散射函数的长时间限制的数值结果。该理论需要作为输入的密度分布垂直于板，我们从基本测量框架内的密度泛函理论，以及可计算依赖于非均匀Percus-Yevick封闭的自适应静态结构因子。我们的计算的非遍历性参数的集体以及自我运动是在定性协议与我们广泛的事件驱动的分子动力学模拟的中间散射功能稍微多分散的硬球系统在高包装分数。我们发现，作为波数的函数的非遍历性参数的变化与面内静态结构因子相关，而微妙的影响变得明显的结构因子和弛豫时间较高的模式指数。提出了一种从平面内静态结构的变化预测多重再入的判据。
2021-10-27 cond-mat.soft
Local measures of fluctuations in inhomogeneous liquids: Statistical mechanics and illustrative applications
Universität Bayreuth（拜罗伊特大学）
本文通过统计力学方法详细推导了局部压缩性、局部热susceptibility和减缩密度三种单体波动度，并通过蒙特卡罗模拟展示了其在受限硬球、高斯核心和伦敦-琼斯流体中的应用。
2023-07-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase structure of a surface model on dynamically triangulated spheres with elastic skeletons
我们发现三个不同的阶段，管状相，平面相，和球形相，在三角形流体表面模型。还发现，这些相分离的不连续的过渡。在传统曲率模型的框架内，采用动态三角剖分的正则蒙特卡罗模拟研究了流体表面模型。表面的机械强度仅由骨架给出，并且在哈密顿量中没有假设二维弯曲能。骨架由弹性线性链和刚性连接组成，并在表面上形成一个分区结构，因此三角形的顶点只能在分区内自由扩散。因此，在模型中引入了不均匀结构;隔室内部的表面强度不同于隔室上的表面强度。然而，旋转对称性不受弹性骨架的影响;表面上没有特定的方向。除了上面提到的三个阶段之外，在这里没有研究的低弯曲刚度区域中预计存在塌陷阶段。不均匀的结构和顶点的流动性被认为是这种多样性相的起源。
2007-04-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hard spheres at a planar hard wall: Simulations and density functional theory
硬球是均质和非均质流体系统的中心和重要的模型参考系。在本文中，我们提出了新的高精度分子动力学计算机模拟的硬球流体在一个平面硬壁。对于这个系统，我们目前的基准数据的密度分布$ρ(z)$在各种堆积密度，壁表面自由能$γ$，过量吸附$Γ$，和过量体积$v_{ex}$，这是密切相关的$Γ$。我们比较所有的基准量的预测，从国家的最先进的经典密度泛函理论计算的基本测量理论的框架内。虽然我们发现计算机模拟和理论之间的总体良好的协议，显着的偏差出现在足够高的堆积密度。
2016-03-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Lattice Boltzmann method for inhomogeneous fluids
提出了一种基于格子的数值方法来描述非均匀空间条件下简单流体的非平衡行为。从系统的微观描述出发，导出了单粒子相空间分布函数的演化方程。它涉及一系列近似，这些近似类似于非均匀流体理论中所采用的近似，例如密度泛函理论。本方法的优点包括：可以确定模型的状态方程、输运系数，并提供非均匀条件下有效的数值求解方法。该算法是在一个特定的非平衡的情况下，即稳定的硬球流体流过一个狭窄的狭缝。在密度和速度分布中发现了明显的非流体动力学振荡。
2007-12-13 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics in inhomogeneous liquids and glasses via the test particle limit
我们表明，一个可以查看一个简单的流体的自和独特的一部分的van Hove动态关联函数作为单体的密度分布的二元混合物，根据动态密度泛函理论的时间演变。对于软核布朗粒子的测试情况下，该理论产生的范霍夫函数，同意定量与我们的布朗动力学计算机模拟的结果。在足够高的密度的自由能景观的动力学表现出的障碍作为一个函数的平均粒子位移，脱落的玻璃形成的性质新的光。对于硬球限制在平行的平面壁之间的势垒高度振荡的局部密度同相，这意味着层之间的流动性是最大的，这应该是实验上观察到的限制胶体分散体。
2006-09-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Density Functional Theory of Inhomogeneous Liquids: II. A Fundamental Measure Approach
先前，已经示出了用于Lennard-Jones流体的直接关联函数可以通过硬球的直接关联函数、平均场尾部和构造成再现流体的（已知）体状态方程的芯区域中的简单线性校正的总和来建模（Lutsko，JCP 127，054701（2007））。在这里，这个模型是结合从基本测量理论的想法，建立一个密度泛函理论的自由能。该理论被证明可以准确地描述一系列非均匀条件，包括液-气界面、与硬壁接触的流体以及限制在狭缝孔中的流体。该理论给出了精确的定量预测的表面张力，包括其依赖于潜在的截止。它也服从两个重要的精确条件：直接关联函数与自由能对密度的泛函导数的关系，以及壁定理。
2008-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistical Mechanics of Two Hard Spheres in a Spherical Pore, Exact Analytic Results in D Dimension
本文致力于简单非均匀少体系统的精确统计力学处理。本文系统地分析了硬球孔中两个硬球（HS）系统的维数。的规范配分函数，和一个和两个身体的分布函数进行了分析评估和系统性能的迭代建设的计划。我们详细分析了高约束的效果，当粒子成为笼中，和低密度限制。其他限制的情况下也研究了分析和几个关系，两个HS在一个球形孔，两个粘HS在一个球形孔，和两个HS在一个球形表面配分函数跟踪。这些关系使限制笼和低密度行为有意义。转向系统的两个HS在一个球形孔隙，我们还解析地评估的压力张量。讨论了该体系的热力学性质。为了完成这一陈述，我们有意地集中在非均匀流体系统的总体特性上，而不是集中在少数物体系统的特性上。因此，我们分析了状态方程，壁面压力，和流体基底表面张力。研究了D维两个HS球约束系统的新结果对多个HS球约束系统的影响。本文对任意给定条件，得到了球孔中多HS开闭系统低密度极限性质的新的常系数。还讨论了围绕硬球（块状HS系统内部的空腔）的多HS的互补系统。
2009-09-01 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Density functional formulation of the Random Phase Approximation for inhomogeneous fluids: application to the Gaussian core and Coulomb particles
使用绝热连接，我们制定了一个虚构的系统，$h_λ({\bf r},{\bf r}')$，其中$λ$决定的相互作用强度的关联函数的自由能。为了获得$h_λ({\bf r},{\bf r}')$，我们使用Ornstein-Zernike方程，这两个方程构成了一个通用的液态框架，用于处理非均匀流体。由于这两个方程不形成闭集，因此需要近似闭合关系，并且它决定了近似的类型。在目前的工作中，我们研究的随机相位近似（RPA）封闭。我们确定，这种近似是相同的变分高斯近似的框架内得出的场理论。然后，我们将我们的广义RPA近似高斯核心模型和库仑电荷。
2016-01-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Multi-angle holographic characterization of individual fractal aggregates
全息颗粒表征使用全息显微镜数据的定量分析来精确和快速地测量单个胶体球在其原生介质中的直径和折射率。当这种技术应用于非均匀或非球面颗粒时，测量的直径和折射率代表包围每个颗粒的有效球体的特性。连续球分析已成功地应用于分形聚集体的人口，产生一个整体的人口作为一个整体的分形维数。在这里，我们证明了全息表征也可以测量一个单独的分形集群的分形维数，通过探测它的有效直径和折射率的变化，因为它经历旋转扩散。这一过程从多个角度探测团簇的结构，因此构成了一种断层扫描形式。在这里，我们证明和验证非球面粒子的全息图的有效球的解释，通过在一系列条件下生长的二氧化硅纳米粒子的聚集体的实验研究。
2022-09-22 cond-mat.soft physics.optics
An exact formalism to study the thermodynamic properties of hard-sphere systems under spherical confinement
本文提出了一种改进的巨正则系综，它为研究受限少体类流体非均匀系统提供了一种新的简单有效的方案。新的形式主义实施调查的硬球（HS）流体类系统的精确热力学性质，最多三个粒子被限制在一个球形空腔。此外，该系统的配分函数被用来分析的多HS系统的表面热力学性质，并推导出精确的曲率依赖的表面张力和吸附的密度的幂。得到了多- HS体系在固定硬球外的表面张力和吸附量的表达式。我们用这些结果来推导流体衬底托尔曼长度的依赖性，以一阶密度。
2014-09-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electrokinetic behavior of two touching inhomogeneous biological cells and colloidal particles: Effects of multipolar interactions
提出了一种研究一对相互接触的非均匀胶体粒子和生物细胞在交流电场作用下的电动力学行为即电旋转和介电泳的理论。这些不均匀的颗粒被视为梯度的物理动机模型的介电和电导率分布。粒子之间的相互极化相互作用产生了它们各自的偶极矩的变化，因此也产生了AC动电谱的变化。利用多重图像法精确地捕捉了极化粒子间的多极相互作用。在点偶极极限下，我们的理论再现了已知的结果。我们发现多极相互作用以及粒子内部的空间涨落对交流动电谱有显著的影响。
2003-11-07 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio
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
