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
Self-Assembled Chiral Photonic Crystals From Colloidal Helices Racemate
由微螺旋结构组成的手征晶体具有许多光学性质，但现有的制备工艺限制了其在光子器件中的大规模应用。在这里，通过使用一个简化的模拟方法，我们研究了一个自下而上的自组装路线建立螺旋晶体从近晶单层的胶体螺旋racket。随着密度的增加，系统经历了熵驱动的共结晶，形成具有不同螺旋形状的各种对称性的晶体。特别是，我们确定了两个晶体的螺旋排列在二元蜂窝和正方形晶格，这是基本上由两套相反的手征晶体。光子学计算表明，这些手征结构可以有大的完全光子带隙。此外，在自组装手性方形晶体中，我们还发现了双偏振带隙，选择性地禁止特定旋向的圆偏振光沿螺旋轴方向的传播。在我们提出的系统中的自组装过程是鲁棒的，这表明使用手性胶体组装光子超材料的可能性。
2018-06-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
Self-assembled nematic colloidal motors powered by light
生物发动机是自然界的奇迹，激发了合成对应物的创造，具有可比的纳米尺寸，高效率和多种功能。分子马达已经合成，但通过自组装获得纳米马达仍然具有挑战性。在这里，我们描述了一个自组装胶体电机与重复的光驱动旋转的透明微粒浸没在液晶和供电的连续曝光到非结构化的~1 nW的光。偶氮苯分子的单层定义了液晶的光轴如何机械地耦合到粒子的表面，以及它们如何随着光的偏振变化而共同旋转。旋转的粒子使液晶扭曲，从而改变了穿越光的偏振。由此产生的反馈机制产生连续的光机械循环，并驱动单向粒子自旋，旋向性和频率由光的偏振和强度鲁棒地控制。我们的研究结果可能会导致光机械设备和胶体机器兼容的液晶显示技术。
2020-04-08 cond-mat.soft
Self-assembled structures of colloidal dimers and disks on a spherical surface
通过Monte Carlo（MC）计算机模拟，研究了客体粒子存在下两亲性二聚体二元混合物模型在球面上的自组装。所有的粒子都有一个硬核，但二聚体的一个单体也通过短程吸引势与客体粒子相互作用。我们观察到的各种形状的聚集体的形成作为混合物的组成和客体颗粒的大小的函数。我们的MC模拟是对胶体聚集在弯曲表面上的实验的微观理解的又一步，如油滴。
2021-06-10 cond-mat.soft physics.comp-ph
Transformable Super-Isostatic Crystals Self-Assembled from Segment Colloidal Rods
本研究通过蒙特卡洛模拟发现分段胶体棒可自组装出多种晶相，其中具有pgg对称的可变换超等静压结构的泊松比可调，可作为力学超材料应用于微机械工程。
2024-03-08 cond-mat.mtrl-sci 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
Randomness in self-assembled colloidal crystals can widen photonic band gaps through particle shape and internal structure
利用计算机模拟，我们探讨了自组装光子晶体中热噪声引起的随机性如何影响其光子带隙（PBG）。我们考虑了一个二维光子晶体，它由一组平行的、具有圆形或方形截面的、无限长的介质硬棒自组装而成。我们发现光子带隙可以存在于很大范围的中间堆积密度。与直觉相反，最大的带隙并不总是出现在晶体最有序的堆积密度处，尽管任何自组装结构都具有固有的随机性。对于在中间填充密度的方形截面的棒，我们发现，横向磁（TM）的自组装（即热）系统的带隙可以大于在一个完美的正方形晶格排列的相同的棒。通过考虑空心棒，我们发现横向电（TE）模式的带隙可以大大增加，而TM模式的带隙没有表现出明显的改善比固体棒。我们的研究表明，粒子的形状和内部结构可以用来工程的PBG的自组装系统，尽管位置和取向的随机性所产生的热噪声。
2020-10-10 cond-mat.soft
Modeling Structural Colors from Disordered One-Component Colloidal Nanoparticle-based Supraballs using Combined Experimental and Simulation Techniques
鸟类明亮、饱和的结构色激发了自组装、无序阵列的合成，这些阵列由具有不同颗粒间距和折射率的组装纳米颗粒组成。然而，由于多重散射和强吸收的影响，预测组装纳米颗粒的颜色，从而指导其合成仍然具有挑战性。在这里，我们使用一种计算方法，首先从小角度散射测量重建纳米粒子的组装结构，然后将重建的结构输入到时域有限差分方法中，以预测它们的颜色和反射率。这种计算方法成功地验证了其预测与实验测量的反射率进行比较，并提供了一种途径，逆向工程胶体组装所需的光学和光热性能。
2022-10-07 cond-mat.soft physics.optics
Interaction of chiral rafts in self-assembled colloidal membranes
胶体膜是棒状颗粒的单层组装体，其在胶体尺度上捕获脂质双层膜的长波长性质。最近对由手性杆状病毒形成的胶体膜的实验表明，引入具有不同长度和相反手性的第二种病毒导致筏的形成-一种病毒物种的微米大小的结构域漂浮在其他病毒的背景中[Sharma等人，Nature 513，77（2014）]。本文用液晶弹性理论研究了这种筏的相互作用。通过数值最小化的董事弹性自由能，我们预测的倾斜角分布为一个单一的筏和两个筏在背景膜，和两个筏之间的相互作用作为其分离的函数。我们发现，在背景膜的手性渗透深度设置的规模的相互作用的范围。我们比较我们的结果与实验数据，并找到良好的协议的相互作用的强度和范围。然而，与实验不同的是，我们没有观察到一个完全崩溃的数据时，重新调整的倾斜角在筏边缘。
2016-01-29 cond-mat.soft
Uniform coating of self-assembled non-iridescent colloidal nanostructures using Marangoni effects and polymers
胶体晶体由于其周期性的纳米结构而呈现出结构色，而没有任何颜色颜料，这会干扰可见光。这种晶体结构是彩虹色的，因为产生的颜色会随着视角或照明角度而变化，这限制了它在印刷或显示方面的应用。为了消除虹彩性质，重要的是使胶体纳米颗粒的堆积无序。在这里，我们介绍了一种滴铸方法，其中含有单分散聚合物涂覆的二氧化硅纳米颗粒的水-乙醇混合物的液滴在加热的基底上完全蒸发后产生相对均匀和非虹彩的沉积物。的均匀性是由热Marangoni流和快速蒸发的影响，由于加热的基板，而非彩虹色是短程有序包装的纳米粒子的耗尽吸引力和摩擦的聚合物刷产生的效果的结果。我们表明，从单个液滴的最终存款的颜色保持不变，而视角是在环境光下变化。我们期望该涂覆方法与喷墨打印兼容，并且均匀涂覆的自组装非虹彩纳米结构具有用于使用反射模式的彩色显示器和其他光学器件的潜力。
2018-10-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Self-assembled multi-layer simple cubic photonic crystals of oppositely charged colloids in confinement
自组装开放胶体晶体由于其广泛的应用前景已成为软物质研究的一个重要方向。然而，实验中发现的大多数自组装晶体不是开放的，而是紧密堆积的。本文通过计算机模拟，系统地研究了两个平行硬壁之间带相反电荷的胶体硬球的自组装，发现这种约束可以稳定多层NaCl类（简单立方）开放晶体。稳定的类NaCl晶体的最大层数随反屏蔽长度的减小而增加。更有趣的是，在有限的低温下，大的振动熵可以稳定一些多层NaCl类晶体对最积极的密集晶体。在所研究的参数范围内，我们发现最多4层NaCl类晶体是稳定的限制。我们的光子学计算表明，逆4层NaCl类晶体已经可以再现大的光子带隙的块体简单立方晶体，在低频率范围内打开与低介电对比度。这表明了利用受限胶体系统制造具有新颖光子特性的开放晶体材料的新可能性。
2019-02-14 cond-mat.soft
Dielectric effects in the self-assembly of binary colloidal aggregates
静电相互作用在许多自组装现象中起着重要作用，包括胶体聚集。虽然胶体通常具有不同于周围溶剂的介电常数，但在理论和计算研究中通常忽略由不均匀极化电荷分布引起的有效相互作用。我们介绍了一种有效的技术来解决动态介电几何中的极化电荷，并证明介电效应\emph{qualitatively}改变预测的自组装结构，与令人惊讶的胶体字符串所产生的多体效应。
2014-06-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-Assembly of Patchy Colloidal Dumbbells
我们采用蒙特卡罗模拟研究了通过修正的Kern-Frenkel势相互作用的块状哑铃胶体的自组装，通过探测系统的浓度和哑铃形状。我们考虑哑铃组成的一个有吸引力的球的直径$σ_1$和一个排斥球的直径$σ_2$和中心到中心的距离$d$之间的领域。对于三种不同的尺寸比，我们研究了两个球之间不同间距$l = 2d/(σ_1+σ_2)$的自组装结构。特别是，我们专注于可以从均匀流体组装的结构，因为这些可能是在实验中感兴趣的。我们使用簇序参数来分类所形成的结构的形状。当球的大小几乎相等时，$q=σ_2/σ_1=1.035$，我们发现，在增加$l$，球形胶束转化为细长胶束，并最终囊泡和双层。对于尺寸比$q=1.25$，我们观察到一个连续可调的过渡，从球形到细长的胶束时，增加球分离。对于尺寸比$q=0.95$，我们发现双层和囊泡，加上多面体和液滴。我们的研究结果确定了关键参数，以创建有吸引力的哑铃在实验中的胶体囊泡。
2014-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Orientational dynamics of colloidal ribbons self-assembled from microscopic magnetic ellipsoids
我们结合实验和理论来研究偶极椭球体的取向动力学，偶极椭球体自组装成细长的带状结构，由于在每个粒子中存在垂直于长轴的永久磁矩。采用溶胶-凝胶法合成了单分散的赤铁矿椭球体，并在静态或动态磁场作用下排列成带状。我们发现，在一个振荡的字段下，带重新定向垂直于场的方向，在静态场下观察到的行为相反。这一观察结果在理论上解释作为一个单一的粒子与取向和退磁场能量的相互作用的椭球链。该模型允许描述链的取向行为，并捕捉到它的动态在不同强度的致力场。理解各向异性磁性胶体的复杂动力学和组装是控制结构形成的必要步骤，其在不同的基于流体的微尺度技术中具有直接应用。
2016-07-01 cond-mat.soft
Colloidal Microworms Propelling via a Cooperative Hydrodynamic Conveyor Belt
本文研究了在椭圆极化旋转磁场作用下，在粘性流体中动态组装和驱动的微型胶体转子所产生的推进力。在一个封闭板附近，这种自组装的微观蠕虫的运动是由旋转的颗粒产生的协同流动引起的，这些颗粒充当了流体动力学的“传送带”。“转子链的推进速度比单个转子快，直到在诱导流加性消失的距离处达到饱和速度。通过实验和理论论证相结合，我们阐明了运动的机制，并充分表征的推进速度的字段参数。
2016-01-05 cond-mat.soft
Reconfigurable swarms of colloidal particles electrophoretically drivenin nematic liquid crystals
我们目前的实验中，不等轴的胶体微粒分散在一个垂直的锚定条件下的液晶液晶盒动态组装的液晶使能电泳（LCEEP），使用一个AC电场垂直的限制板。具有负介电各向异性的介电常数主体导致平行于单元板的驱动力。我们利用所得到的滑动锚定条件和退化的粒子运动的方向设计可重构的轨迹使用光敏锚定层（偶氮硅烷自组装单层），作为粒子轨迹遵循本地导演取向。
2016-05-20 cond-mat.soft
Anisotropic dynamics of a self-assembled colloidal chain in an active bath
暴露于非平衡（有源）噪声的各向异性大分子在生物系统中非常常见，因此准确理解其各向异性动力学至关重要。在这里，我们实验研究了孤立链的动力学组装的磁性微粒在液-气界面和移动的活性浴组成的运动E。大肠杆菌我们通过粒子追踪研究了内链动力学和各向异性质心动力学。我们发现，无论是内部和质心动力学大大增强相比，被动的情况下，即，没有细菌的系统，并且质量扩散系数$D$的中心具有作为链长的函数的非单调依赖性。此外，我们的研究结果表明，$D$平行和垂直于所施加的磁场的方向的组件之间的关系被保存在主动浴相比，被动的情况下，在平行方向上具有较高的扩散，在文献中以前的研究结果。我们认为，这种质的差异是由于实验几何形状和条件的细微差异，以及远程流体动力学相互作用和短程碰撞所发挥的相对作用。
2020-06-18 cond-mat.soft
Relevance of Packing to Colloidal Self-Assembly
自20世纪20年代以来，填充参数已被用于合理化从原子混合物到胶体晶体的系统中的晶体结构。包装参数最近被应用于复杂的纳米颗粒结构，在那里他们经常，但并不总是，工作。我们检查时，如果有的话，包装是一个因果机制，在硬颗粒近似的胶体晶体。我们研究了三种晶体结构，包括它们的理想堆积形状。我们表明，与预期相反，订购机制不能包装，即使当的自组装结构是相同的denumbered包装。我们还表明，最好的颗粒形状的硬颗粒胶体晶体在无限的压力极限是不完美的版本的理想包装形状。
2017-12-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Understanding self-assembled nanosphere patterns
通过实验和计算机模拟研究了纳米球胶体悬浮液在摩擦基底上干燥产生的图案。所获得的二维自组装结构通常用于纳米球光刻。采用弹簧-块体粘滑模型模拟了这种现象，并研究了几个可控参数对最终结构的影响。该模型成功地再现了实验观察到的图案和动力学导致斑图形成的揭示。
2005-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-assembly of Colloidal Superballs Under Spherical Confinement of a Drying Droplet
了解胶体积木形状和自组装材料结构之间的关系对于通过自组装开发新材料具有重要意义。在这方面，胶体超级球是独特的积木，因为它们的形状可以在球形和立方体之间平滑过渡。胶体超球在球形约束下的组装形成了具有有序内部结构的宏观团簇。利用小角X射线散射（SAXS），我们探测胶体超级球分散液滴在约束过程中的内部结构。我们观察并确定四个不同的干燥制度，通过蒸发液滴压缩过程中出现的，我们跟踪组装的宏观结构的发展。随着超级球的组装，我们发现它们排列成预测的准晶体，菱形C1晶格，该晶格因组成超级球的形状而异。这提供了对约束和颗粒形状之间的行为的见解，可以应用于新功能材料的开发。
2021-12-14 cond-mat.soft physics.app-ph
Spontaneous Liquid Crystal and Ferromagnetic Ordering of Colloidal Magnetic Nanoplates
铁磁流体是铁磁纳米颗粒在水或有机溶剂中的胶体悬浮液。分散的颗粒是随机取向的，但如果施加磁场，它们的磁矩会对齐，从而产生各种奇异的和有用的磁机械效应。长期以来的兴趣和挑战是使这种悬浮液宏观上是铁磁性的，即在没有场的情况下具有均匀的磁对准。在这里，我们报告了一个流体悬浮液的磁性纳米片，自发地排列成一个平衡的液晶液晶相，也是宏观铁磁性。它的零场磁化产生独特的磁自相互作用效应，包括排列在闭合通量环中的流体块域的液晶纹理，并使该相位高度敏感，即使在地球的磁场中也会急剧改变形状。
2016-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Spontaneous assembly of colloidal vesicles driven by active swimmers
我们探讨了自组装过程中的胶体结构浸泡在活性浴。通过考虑低价粒子，我们数值研究了不可逆的聚集动力学起源于运行和翻滚的游泳者的存在。我们观察到长的封闭链的形成-囊泡-密集填充活跃的游泳者。一方面，活性浴驱动封闭胶体结构的自组装，另一方面，囊泡的形成促进了游泳者的自捕获，这表明了构建结构化纳米材料和捕获微生物的新方法。
2018-09-17 cond-mat.soft physics.bio-ph
Spontaneous Demixing of Binary Colloidal Flocks
本研究通过自驱动胶体粒子实验与连续体理论，揭示了圆形约束下二元极性液体因速度异质性与非互易排斥作用发生自发分离与自分类，确立了多组分活性系统自组织的一般原理。
2023-11-24 cond-mat.soft
Near-zero surface pressure assembly of rectangular lattices of microgels at fluid interfaces for colloidal lithography
了解和工程软胶体粒子（微凝胶）在液-液界面的自组装拓宽了它们在胶体光刻中的应用。在这里，我们提出了一种新的路线组装矩形晶格的微凝胶在接近零的表面压力依赖于吸引力的四极毛细管相互作用和空间排斥之间的平衡颗粒在水/油界面。这些自组装的矩形晶格获得了广泛的颗粒，并在沉积后，可以用作光刻掩模，以获得垂直对齐的纳米线通过湿法和干法蚀刻工艺的规则阵列。
2020-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Entropically-Stabilized Self-Compactification in Model Colloidal Systems
我们讨论了自发自紧化的现象在一个模型胶体系统，提出了在最近的工作DNA介导的自组装。我们着重研究了热涨落对面内平方有序膜状自组装相稳定性的影响。令人惊讶的是，波动被证明是提高稳定性的准2D相位相对于过渡到替代的3D结构。
2003-04-15 cond-mat.soft
Collective Transport of Magnetic Microparticles at a Fluid Interface through Dynamic Self-Assembled Lattices
运动实体在调制能量景观中的传输在生物学、胶体科学和固态物理学中的一系列现象中起着重要作用。在这里，引入了一种易于实施的策略，该策略允许微粒在流体-流体界面处的集体和监测运输。吸附的磁性微粒是由不同大小的磁性颗粒动态自组装晶格产生的随时间变化的磁势携带的。在这样的二元系统中，所施加的场的突然重新定向触发吸引和排斥配置之间的快速交换，使得载流子能够通过晶格进行弹道转移。随着可动实体数量的增加，感应电流在达到最大值之前增加，而加载界面逐渐显示双向传输。所描述的方法可以通过应用领域进行调整，并利用监测液体表面上的吸附分子的指导，胶体混合物的分离，在光子晶体中的缺陷的诱导运动或新的自组装微型机器人的设计。
2020-03-10 cond-mat.soft
Comparing dimensionality reduction methods for local structural identification in colloidal systems
Utrecht University（乌得勒支大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
本文系统比较PCA、自编码器和UMAP三种降维方法用于自组装胶体系统的局部结构识别，发现UMAP在捕捉复杂结构特征上表现最优，为无监督结构分类提供了稳健工具。
2026-09-11 cond-mat.soft physics.data-an
Self-assembly of Microcapsules via Colloidal Bond Hybridization and Anisotropy
具有定向相互作用的粒子是新功能材料的有前途的构建块，并且可以作为生物结构的模型。例如，由于柔性表面基团而可变形的相互吸引的纳米颗粒可以自发地将自身排列成串、片和大囊泡。此外，各向异性胶体与吸引补丁可以自组装成开放的晶格和胶体等价物的分子和胶束。然而，模型系统，结合相互吸引，各向异性和变形性-据我们所知-没有实现。在这里，我们合成的胶体颗粒，结合这三个特点，并获得自组装微胶囊。我们建议，相互吸引和变形诱导通过胶体键杂化定向相互作用。我们的粒子包含相互吸引和排斥的表面基团，它们是柔性的。类似于最简单的化学键，其中两个各向同性轨道杂交到H2的分子轨道中，这些柔性基团在结合时重新分布。通过胶体键杂交，各向同性球体自组装成平面单层，而各向异性雪人状颗粒自组装成中空单层微胶囊。因此，构建模块的适度变化导致自组装结构的复杂性的显著飞跃。换句话说，这些相对简单的构建块自组装成比各向同性或不可变形的类似颗粒更复杂的结构。
2016-07-18 cond-mat.soft
Role of ionic surfactant in magnetic dynamics of self-assembled dispersions of nanoplatelets
在复杂的胶体系统中，粒子间的相互作用强烈地影响组成粒子的动力学。对动态响应的研究也提供了关于这些相互作用的性质的宝贵信息。在这里，我们演示了如何调整的静电相互作用的离子表面活性剂在分散的磁性纳米片导致开发新的动态模式的磁响应光谱。集体模式可以通过改变磁性纳米片（MP）与表面活性剂的浓度比或增加反映该流体磁体的纳米级特性的MP浓度来诱导或抑制。
2023-01-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Optically and elastically assembled plasmonic nanoantennae for spatially resolved characterization of chemical composition in soft matter systems using surface enhanced spontaneous and stimulated Raman scattering
我们提出了一种方法，局部探测空间变化的化学成分的软物质系统，通过使用光学控制和弹性自组装等离子体纳米天线。具有尖锐不规则边缘的盘形金属颗粒被光学捕获、操纵并组装成小簇，以提供来自这些颗粒周围和之间的样品区域的拉曼散射信号的强烈增强。当粒子被计算机控制的激光镊子重新组装和空间平移时，我们探测化学成分作为空间坐标的函数。这使我们能够可靠地检测微量的有机分子，例如存在于各种纳米颗粒上的封端配体，以及探测液晶缺陷核内部的化学组成，这些缺陷核可以填充有例如聚合物链。光学操纵纳米颗粒粗糙表面的强电磁场增强表现在不同形式的光谱学和显微镜，包括增强的自发拉曼散射，相干反斯托克斯拉曼散射，和受激拉曼散射成像模式。
2016-11-29 cond-mat.soft
All twist and no bend makes raft edges splay: Spontaneous curvature of domain edges in colloidal membranes
采用理论和实验相结合的方法，我们研究了由不同长度的刚性杆组成的胶体膜中两个不混溶域之间的界面。刚性杆包装的几何考虑意味着，足够短的杆在长杆的背景膜的域是更容易扭曲比相反的结构，在短杆膜背景的长杆域。在域间边缘的倾斜力张开，这反过来又表现为一个自发的边缘曲率，其能量由组成杆的长度不对称性控制。这样的倾斜曲率耦合在域间边缘的热力学模型解释了一些实验观察，包括非单调依赖的域半径的边缘扭曲，和环形域的长杆。我们的工作展示了二维流体中取向和组成自由度之间的耦合如何产生域的复杂形状和热力学，类似于3D流体囊泡中的形状转变。
2019-08-27 cond-mat.soft
Geometric Frustration of Colloidal Dimers on a Honeycomb Magnetic Lattice
我们研究了在三角形磁性极小值的蜂窝晶格上组装的相互作用的顺磁性胶体的相行为和集体动力学。当每个钉扎位点恰好用两个粒子填充这些潜在的最小值时，实现了受抑的胶体分子晶体。外部面内旋转场被用来退火系统到不同的阶段，包括长程有序条纹，随机的完全包装环，迷宫和无序状态。在较高幅度的退火场，二聚体晶格显示两步熔融转变，其中最初不动的二聚体进行第一次局部旋转，后来打破了交换粒子跨越连续的晶格极小值。
2016-08-27 cond-mat.soft
Novel self-assembled morphologies from isotropic interactions
我们目前的结果从粒子模拟与各向同性中程相互作用在两个维度。在低温下，出现了新型的聚集结构。我们表明，这些结构可以解释为自发对称性破缺的解析解的适应的球形自旋模型。我们预测的临界粒子数的对称性破缺发生，并表明所得到的相图同意粒子模拟的结果。
2011-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hierarchical Self-Assembly of Asymmetric Amphiphatic Spherical Colloidal Particles
从哑铃FCC晶体，我们研究的自组装路径的两亲性，球形胶体粒子的疏水区域的大小的函数，使用分子动力学模拟。具体来说，我们分析了如何本地粒子间的相互作用与最终的自组装聚集体，以及它们如何影响结构形成的动力学途径。我们提出了一个详细的图表，分离了我们发现的不同大小的疏水区域的许多相，并揭示了一个狭窄的区域，在那里颗粒自组装成中空的，多面的笼子，可能会发现有趣的工程应用。
2009-08-21 cond-mat.soft
Crystal nucleation of colloidal hard dumbbells
利用计算机模拟，我们研究了胶体硬哑铃悬浮液中的均匀晶体成核。自由能垒由蒙特卡罗模拟使用伞形采样技术确定。我们计算的成核率的塑性晶体和非周期性的晶体相使用的动力学前因子，确定从事件驱动的分子动力学模拟。我们发现很好的协议，从自发成核事件中观察到的事件驱动分子动力学模拟的误差范围内的一个数量级的成核率。我们研究了哑铃的长径比对塑性和非周期晶相形核的影响，并确定了临界晶核的结构。此外，我们发现，对齐的CP1晶相的成核强烈抑制在低过饱和度和高过饱和度的缓慢动力学的高自由能势垒。
2010-11-30 cond-mat.mes-hall 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
Spontaneous symmetry breaking in 2D: Kibble-Zurek mechanism in temperature quenched colloidal monolayers
Kibble-Zurek机制描述了不同体系在自发对称性破缺过程中拓扑缺陷的形成。大爆炸后不久，希格斯场的各向同性在宇宙的膨胀和冷却过程中被打破。基布尔提出了在希格斯场中形成单极子、弦和膜，因为对称破缺场的相位不能在空间的任何地方都获得相同的值。Zurek指出，同样的机制也适用于凝聚态系统中的二级相变。由于序参量涨落的临界慢化，系统的对称性不能全局改变，而是在不同区域之间引入了缺陷，使得系统在有限的冷却速率下失去平衡.取决于冷却速率的异质序参量图案是一个指纹的临界波动。在本手稿中，我们表明，单层的超顺磁性胶体粒子是理想的适合调查这种现象。在热平衡时，系统发生连续的相变，符合KTHNY理论。如果在熔化温度附近快速冷却，则最终状态是多晶体。我们表明，观察到的不能用过冷流体的成核来解释，但与Kibble-Zurek机制是相容的。
2014-09-16 cond-mat.soft
Ice Rule Fragility via Topological Charge Transfer in Artificial Colloidal Ice
人造粒子冰是受约束、相互作用的粒子的模型系统。他们已被引入理论研究冰流形出现挫折，随着畴壁和晶界动力学，掺杂，钉扎脱钉，控制运输的拓扑缺陷，雪崩和记忆效应。最近，这种基于粒子的冰已经通过纳米图案超导体或引力捕获胶体中的涡旋实验实现。在这里，我们证明，虽然这些冰通常被认为是等同于磁自旋冰，他们可以访问一个新的频谱的现象，是无法访问后者。通过实验、理论和模拟，我们证明了在混合配位几何中，熵驱动的负单极子自发地以由顶点混合比确定的密度出现。与其基于自旋的类似物不同，胶体系统显示出“脆弱的冰”流形，其中局部能量学反对冰规则，而不是通过全局拓扑电荷守恒来执行。脆弱的胶体冰，拓扑稳定，可以自发地打破拓扑电荷转移。
2018-10-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembled porous media from particle-stabilized emulsions
本文提出通过固化粒子稳定乳液来构建自组装多孔介质，并利用模拟证明仅调节粒子润湿性或浓度即可在三个数量级范围内调控渗透率，指出bijels结构最适合用于过滤器或反应器。
2024-08-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
With a little help of DNA: Morphological diversity of colloidal self-assembly
我们从理论上研究了一个二元系统，其中不同粒子的吸引力与类型无关的软核排斥相结合。该系统可能的实验实现是DNA覆盖的胶体的混合物，其中DNA溶液可以诱导排斥和吸引。该系统表现出令人惊讶的多样性和不寻常的形态。其中包括金刚石晶格和具有面内方序的膜相，这是自发致密化的一个引人注目的例子。
2001-06-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nematic-Wetted Colloids in the Isotropic Phase: Pairwise Interaction, Biaxiality and Defects
本文计算了两个球形胶体颗粒嵌入各向同性相的致热液体中的相互作用。颗粒的表面诱导介导弹性相互作用的润湿的微电晕。在弱润湿制度，我们得到确切的结果的相互作用能和纹理，显示缺陷和双轴性出现，虽然它们不是拓扑需要的。我们的证据丰富的行为，包括可逆的胶体聚集和分散的可能性。在致密的悬浮液中可以形成复杂的各向异性自组装相。
2001-02-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A colloidal time crystal and its tempomechanical properties
Westfälische Wilhelms-Universität Münster（明斯特大学）
对称性的自发破缺是物理学中普遍存在的现象。当时间平移对称性自发破缺时，可能会出现一种奇异的物质非平衡态，其中相同的结构在时间上重复。这种被称为“时间晶体”的状态最近引起了人们的极大兴趣。另一个相对较新的研究领域涉及活性物质。由胶体粒子组成的材料，从环境中消耗能量并推动自己前进，可以表现出有趣的特性，如超流性，这些特性以前只在量子力学系统中才知道。在这里，我们将这些乍一看完全不同的研究领域结合在一起，展示了自推进的胶体颗粒可以形成经典的连续时间晶体。我们提出了一个状态图，显示这种新的物质状态出现。此外，我们调查它的tempomechanical性能，并提出了一个时间的应力-应变图显示平行于传统的材料科学，但也显着的新属性，没有一个对应的普通材料。
2021-12-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.AO
An active approach to colloidal self-assembly
在这篇综述中，我们讨论了自推进胶体颗粒的自组装的最新进展，并强调了一些最令人兴奋的结果，在这一领域的干活性物质的具体重点。我们通过胶体构建块的复杂性的镜头来探索这种现象。我们首先考虑各向同性球形粒子的行为。然后，我们讨论的情况下，两亲性和偶极Janus粒子。最后，我们展示了如何的胶体的几何形状和/或它们的相互作用的方向性可以用来控制组装的活性聚集体的物理性质，并建议可能的策略，如何利用活动作为一个可调的驱动力自组装。活性胶体的独特性质为下一代功能性环境传感微结构的设计提供了希望，这些微结构能够以自主和有针对性的方式执行特定任务。
2021-02-23 cond-mat.soft
Self-diffusion in isotropic and liquid crystalline phases of fd virus colloidal rods: a combined single particle tracking and differential dynamic microscopy study
该研究联合SPT和DDM分析fd病毒胶体棒从稀液体到向列、近晶相的自扩散动力学，并给出近晶相长时间扩散系数等新认识。
2025-01-09 cond-mat.soft
Aging and effective delays in colloidal glasses under shear
在本文中，我们分析了胶体玻璃的微观动力学的变化提交振荡剪切。我们使用多散斑扩散波光谱监测瞬态动力学制度后，剪切应用。我们表明，该系统显示了一个自发老化，是由一个低振幅的振荡放大（过度老化），但停止由一个高振幅的（复兴）。中间的振幅驱动系统进入一个无法通过自发演化达到的动态状态。我们表明，这些系统提出了一个弱的长期记忆和所有观察到的现象可以解释由振荡应变下的弛豫时间分布的扩大。我们讨论了我们的结果与自旋玻璃在温度变化时的行为的相似性。我们最终提出了一个方案的基础上存在的更硬和更软的区域的材料。
2003-05-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Spontaneous motion in hierarchically assembled active matter
细胞以极高的精确度和可重复性，协调数千个纳米大小的分子马达的合作行动，以更大的长度尺度执行机械任务，如细胞运动、分裂和复制。除了它们的生物学重要性之外，这种固有的非平衡过程是从消耗能量以产生连续运动的微观组分开发仿生活性材料的灵感。由于受到主动驱动，这些材料不受平衡统计力学定律的约束，因此可以表现出非常受欢迎的特性，如自主运动性、内部产生的流动和自组织跳动。从可伸展的微管束开始，我们分层组装传统聚合物凝胶，液晶和乳液的活性类似物。在足够高的浓度下，微管形成一个具有内部驱动的混沌流动，流体动力学不稳定性，增强的运输和流体混合的特征的扩散活性网络。当被限制在乳液液滴中时，3D网络自发地吸附到液滴表面上以产生高度活性的2D液晶液晶，其流动流动由内部产生的断裂和自修复以及相反电荷的向错缺陷的解结合和湮灭控制。所得的活性乳剂表现出意想不到的性质，如自主运动，这是没有观察到在其被动类似物。总的来说，这些观察揭示了有生命的微观物体的组合如何表现出集体的仿生特性，这些特性与无生命的构建块组装的材料中发现的特性截然不同，这对我们提出了挑战，要求我们开发一个理论框架，以便系统地设计它们远离平衡的材料特性。
2013-01-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.CD
Universal reshaping of arrested colloidal gels via active doping
通过短程吸引相互作用的胶体作为广泛的自组装材料的主要构建块。然而，这种策略的一个众所周知的缺点是，这些结构单元迅速且容易地凝聚成亚稳态胶体凝胶。使用计算机模拟，我们说明了如何添加一小部分的纯排斥性自推进胶体，一种被称为活性掺杂的技术，可以防止这种亚稳凝胶状态的形成，并驱动系统向其结晶有利的目标结构。这种策略的简单性和鲁棒性提供了一种系统和通用的途径来改善大量复杂胶体结构的自组装。我们详细讨论了这一壮举完成的过程，并利用它来调节自组装提供定量指标。我们提供的证据，这种方法的通用性，证明它仍然是强大的下，在二维和三维的一些不同的各向异性短程对相互作用。此外，我们报告了一种新的微相在被动和主动胶体的混合物。对于宽范围的自推进速度，可以稳定相当单分散的有限尺寸微晶的悬浮液。令人惊讶的是，这种微相也对结构单元之间的潜在对相互作用不敏感。这些中等大小的单分散团簇的活性稳定是相当显着的，应该是非常有用的分层自组装策略的设计。这项工作进一步支持了主动力在指导胶体自组装中发挥关键作用的概念。
2020-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Removing grain boundaries from three-dimensional colloidal crystals using active dopants
利用计算机模拟，我们探讨了如何晶界可以从三维胶体晶体中去除掺杂一小部分的活性胶体。我们表明，足够的自我推进，该系统被驱动到一个晶体流体共存。在这种相分离状态下，活性掺杂剂变得可移动并自发地聚集在晶界处。由此产生的表面熔化和畴的再结晶导致晶界随时间的运动，并导致形成大的单晶。然而，当自推进力太低而导致相分离时，我们没有观察到晶粒生长的显著增强。
2016-03-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Advection kinetics induced self assembly of colloidal nanoflakes into microscale floral structures
本文探讨了无柄胶体液滴内的内部流体动力学和平流运输对纳米结构自组装形成花图案的控制作用。对水-丙酮二元流体和Bi 2 O3纳米片基复合流体进行了实验研究。使微升固着液滴蒸发，并使用扫描电子显微镜检查干燥图案。观察到了分布的自组装玫瑰状结构的存在。的人口密度，结构和形状的花卉结构被指出是依赖于二元流体的组成和纳米材料的浓度。详细的微观粒子图像测速分析进行定性和定量描述的溶质Marangoni平流内蒸发液滴。它已被证明，动力学，政权和内部平流的位置是负责的因素对流体力学影响的聚集，聚集和自组装的纳米片。此外，纳米结构和复杂流体的尺寸。
2020-06-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Three-dimensional patterning of solid microstructures through laser reduction of colloidal graphene oxide in liquid-crystalline dispersions
石墨烯材料和结构已成为现代电子和光电子学的重要组成部分。然而，尽管有许多生产方法，但石墨烯基结构的应用受到高成本、缺乏可扩展性和空间图案化限制的阻碍。在这里，我们使用脉冲近红外激光在氧化石墨烯薄片的溶致液晶中制造还原氧化石墨烯的三维功能固体微结构。这种可靠的、可扩展的方法是无掩模的，不需要特殊的化学还原剂，并且可以在环境条件下从水性氧化石墨烯薄片开始实施。氧化石墨烯薄片在自组装液晶相中的取向有序使得能够激光图案化具有薄片的“冻结”取向有序的复杂的三维还原氧化石墨烯结构和胶体颗粒，例如三叶结。这些结构和颗粒具有机械刚性，尺寸从数百纳米到毫米不等，适用于胶体、电子、光子和显示技术。
2016-12-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
Synthetic Quorum Sensing and Absorbing Phase Transitions in Colloidal Active Matter
University of Geneva（日内瓦大学）；Université Paris Cité, MSC, UMR 7057 CNRS（巴黎西岱大学，分子科学与工程实验室，CNRS联合研究单位7057）；Radboud University（拉德堡德大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本研究设计了能响应拥挤调节活性的胶体活性杆，实现合成群体感应，并通过实验、模拟和理论揭示其可导致吸收相变或非典型相分离，为自适应活性物质提供普适见解。
2025-10-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium design strategies for functional colloidal assemblies
本研究利用非平衡变分原理结合随机优化算法，发现剪切流可通过解耦稳定性与反应性权衡等方式放大胶体状态通量，为远离平衡的纳米功能材料设计提供通用方法。
2023-08-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Probing a self-assembled fd virus membrane with a microtubule
高度各向异性的胶体粒子的自组装导致了丰富多样的形态，其性质才刚刚开始被理解。这篇文章使用计算机模拟来探测一种通常研究的胶体组装体的粒子尺度扰动，胶体组装体是一种由棒状fd病毒在聚合物清除剂存在下组成的单层膜。受目前正在进行的实验的启发，我们模拟微管和单层膜之间的相互作用的微管“戳”，并穿透膜面on.Both的病毒和微管被建模为相同直径的硬spherocylinders，而depletant建模使用鬼球。我们发现，由膜施加在微管上的力是零，无论是当微管是完全的膜外，或当它已经完全穿透膜。微管最初在开始渗透时被膜排斥，但在进一步渗透时受到吸引力。我们评估的平移和旋转的波动的病毒和聚合物的渗透压expletant所发挥的作用。我们发现，旋转波动起着更重要的作用比平移的。排斥势垒的宽度和高度以及吸引势阱的深度对耗尽剂的渗透压的依赖性与假定的耗尽诱导的微管和病毒之间的吸引相互作用是一致的。我们讨论了这些研究的相关性的实验研究。\end{abstract}
2015-12-07 cond-mat.soft
