Nematic ordering via vertical stratification in drying clay nanotube suspensions
本研究提出一种物理方案，通过加热座滴引发自诱导Marangoni流抑制咖啡环效应，利用蒸发垂直分层使长径比≥6.5的棒状埃洛石纳米管偏析至顶层，从而在多分散悬浮液中实现大面积向列取向有序结构。
2025-05-06 cond-mat.soft
Interface Induced Anisotropy and nematic glass/gel state in Jammed Aqueous Laponite Suspensions
Laponite的水悬浮液，由盘状纳米颗粒组成的系统，被发现在几天内产生光学双折射，在悬浮液由于堵塞而固化之后很久。光学各向异性是特别增强的空气Laponite悬浮液界面附近的几毫米的长度尺度，这是超过五个数量级大于颗粒的长度尺度，暗示大规模订购的界面的影响。取向顺序随时间而增加，并且对于较高的盐浓度、较高的锂皂石浓度和较高的悬浮液温度总是更大。虽然弱双折射，Laponite悬浮液覆盖的石蜡油不显示任何增强的光学各向异性的界面附近相比，在散装。我们认为，加速结构形成的空气界面附近的样品内逐步传播是负责所观察到的行为。我们讨论了所观察到的玻璃状和凝胶状的微观结构与水Laponite悬浮液的上下文中的有序。
2012-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electro-optical memory of a nematic liquid crystal doped by multi-walled carbon nanotubes
在多壁碳纳米管（0.02- 0.05wt. %）的逾渗阈值附近，多壁碳纳米管（MWCNTs）掺杂的EBBA液晶（LC）具有明显的不可逆电光响应（记忆效应）。%).它是由LC在电场中的不可逆的垂直面到平面的重取向引起的。这一特点是解释由电-流体动力学刺激分散的多壁碳纳米管在LC和形成的渗滤多壁碳纳米管网络，作为一个空间分布的表面稳定的平面状态的LC。EBBA/MWCNT复合材料中不存在记忆，其原始结构由聚合物固定，证实了这种机制。所观察到的效果表明，新的操作模式的记忆型和CDMALC设备，以及一种方法的\textit{in situ}分散的碳纳米管在LC细胞。
2012-10-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Quantifying nematic order in evaporation-driven self-assembly of Halloysite nanotubes: Nematic islands and critical aspect ratio
本研究探究了埃洛石纳米管的蒸发驱动自组装过程，发现高度多分散的纳米管会基于长径比进行自分类，形成向列岛结构，并揭示了实现向列序所需的临界长径比为$L/D \ge 6.5 \pm 1$，提供了一种调节局部微观结构的方法。
2023-09-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dielectric Hysteresis, Relaxation Dynamics, and Non-volatile Memory Effect in Carbon Nanotube Dispersed Liquid Crystal
液晶的自组织特性可以用来在宏观尺度上模板化碳纳米管。耦合到分散的CNT长轴的非线性指向矢场使得能够使用LC对准技术的公认方法（例如图案化电极表面、电场和磁场）进行受控的指向矢重定向。电场诱导的液晶与碳纳米管系统的指向矢旋转是潜在的利益，由于其可能的应用，作为一个纳米机电系统。LC+CNT复合材料的弛豫机制，在去除所施加的场，揭示了这种各向异性系统的内在动力学。介电滞后和介电常数的温度依赖性一致地显示了LC+CNT系统在介电相中的铁电类型行为。LC分子在CNT壁上的强表面锚定导致在各向同性相中形成局部孤立的伪电畴。这些畴是各向异性的，对外部场作出响应，但是在关闭场时不会松弛回到原始状态，显示出非易失性记忆效应。
2009-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Self-organized composites of multiwalled carbon nanotubes and nematic liquid crystal 5CB: Optical singularities and percolation behavior in electrical conductivity
本工作讨论了填充有多壁碳纳米管（MWCNTs）和液晶（LC）复合材料的薄电光池中的光学奇异性和电导率行为。使用具有高纵横比的多壁碳纳米管$L/d\approx 300\div1000$和4-戊基-4-0-氰基联苯（4-pentyl-4-O-cyanobiphenyl））。通过将MWCNT（$0.0001\div0.1$ % wt）引入LC溶剂中并随后超声处理来制备复合材料。MWCNT浓度的增加（在$0.005\div0.05$ % wt之间）导致MWCNT的自组织和具有分形边界的微米级聚集体的形成。在约0.025%wt的逾渗阈值附近视觉观察到的跨越MWCNT网络的形成伴随着从非导电状态到导电状态的转变和光学奇异性的产生。实验结果表明，多壁碳纳米管与液晶介质之间存在强相互作用，多壁碳纳米管侧表面附近5 CB分子呈平面取向分布。据推测，光学奇点出现的结果与LC扰动的界面壳层覆盖的多壁碳纳米管簇的入射激光束的相互作用。讨论了界面壳层厚度在外加电场中的变化规律以及界面壳层厚度在各向同性转变附近的变化规律。
2009-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Isotropic-nematic phase transition in suspensions of filamentous virus and the neutral polymer Dextran
我们提出了一个实验研究的各向同性的相变在带电的半柔性杆（fd病毒）和中性聚合物（葡聚糖）的水溶液混合物。完整的相图是根据离子强度和聚合物分子量测量的。在高离子强度下，聚合物的加入拓宽了各向同性相和非各向同性相的共存区域，聚合物优先分配到各向同性相中，而在低离子强度下，聚合物的加入对相变没有影响。双折射测量确定的双折射序参量，并发现是独立的聚合物浓度（或等效的吸引力的强度）。实验结果与现有的理论预测的各向同性的吸引相互作用杆中的相变进行了比较。
2004-02-12 cond-mat.soft
Directional self-locomotion of active droplets enabled by nematic environment
活性物质由自推进的相互作用单元组成，具有从其看似混乱的非平衡动力学中提取有用功的重要前景。流线型活性物质产生的工作是特别重要的，在微观尺度上，粘性力战胜惯性和有用的运输模式需要非常具体的非往复运动类型。在这里，我们报告说，微观活性液滴代表游泳细菌枯草芽孢杆菌的水分散体显示单向推进时，放置在一个非活性培养基。微滴内细菌的随机运动通过微滴本身通过其表面的各向异性分子相互作用在周围微滴中产生的极性导向结构被纠正为微滴的定向自运动。没有游动细菌的液滴没有净位移。活性液滴的轨迹可以通过图案化微滴介质的分子取向而预先设计为直线或曲线。这种效应表明，在微尺度下的游动可以以介质的空间对称性被破坏为代价来实现，它可以用于微机械的开发。
2020-08-12 cond-mat.soft
Dynamic control of speed and trajectories of active droplets in a nematic environment by electric field and focused laser beam
活性物质科学的一个目标是揭示混沌微尺度动力学可以转化为有用的工作的原则。一个可调的液晶环境提供了许多可能性，其中之一是一个充满了游泳细菌水分散体的活性液滴的定向运动。在这项工作中，使用的响应性的电场和光，我们演示了如何控制的方向和速度的活性液滴。介电响应的电场导致两个效果：（i）重新定向的整体指向矢，和（ii）改变周围的液滴的指向矢配置的对称性。第一个效果改变了推进方向，而第二个效果改变了速度。指向液滴附近的激光束可以通过在偶极和四极配置之间切换来触发围绕液滴的所需指向矢对称性，从而影响推进的运动性和极性。主动液滴的方向和速度的动态调整代表了可控微泳者发展的一个进步。
2021-10-31 cond-mat.soft
Photothermal tuning of microparticle diffusion anisotropy in nematic lyotropic chromonic liquid crystal
Wroclaw University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）
本研究提出一种光热方法，通过切换照射光谱调控溶致色原液晶中微颗粒的扩散各向异性，实现各向异性比从3.0提升至5.5，为光控微流体分选和软物质组装提供了新方案。
2026-08-28 cond-mat.soft
Motile bacteria crossing liquid-liquid interfaces
本研究探究杆状枯草芽孢杆菌穿越水性色团液晶各向同性-向列相界面的行为，发现界面张力影响穿越概率，建立的力平衡模型可预测细菌长度、速度对穿越的影响，且进入向列相后细菌摆动减少、速度加快。
2024-04-12 cond-mat.soft physics.bio-ph
Lipid-Mediated Control of Thermally Induced Shape Transformations in Liquid Crystal Droplets
Debye Institute for Nanomaterials Science, Utrecht University（乌得勒支大学德拜纳米材料科学研究所）
研究脂质和液晶中分子组织到介观形状转变，通过偏振光学显微镜研究单油酸甘油酯掺杂8CB液滴温度依赖结构演变，发现内部单油酸甘油酯浓度和外部脂质环境共同调控相变等，揭示相关转变及形态动力学机制，确立脂质相关参数的关键作用。
2026-07-29 cond-mat.soft
Single-walled carbon nanotubes and nanocrystalline graphene reduce beam-induced movements in high-resolution electron cryo-microscopy of ice-embedded biological samples
对于单粒子电子低温显微镜（cryoEM），由于束感应充电和试样移动而导致的对比度损失是严重的问题，因为跨越多孔碳膜的孔的玻璃状冰的薄膜特别容易受到束感应移动的影响。我们证明，这个问题至少部分解决了碳纳米技术。掺杂冰嵌入样品与单壁碳纳米管（SWNT）在水悬浮液中或添加纳米晶石墨烯支持，通过热转换交联自组装联苯前体，显着降低对比度损失高分辨率cryoEM由于优良的电和机械性能的SWNT和石墨烯。
2011-10-06 cond-mat.soft physics.bio-ph
3DRISM Bridge Functional for the Aqueous Solutions of Carbon Nanomaterials
本文提出了一种三维参考相互作用模型（3DRISM）方程封闭关系的桥泛函。测试了桥对于碳纳米材料的水溶液的有效性。本文研究了两类体系：（i）无限稀释的Lennard-Jones（LJ）球水溶液和（ii）无限稀释的碳纳米管（CNT）水溶液。桥泛函拟合的分子模拟数据。结果表明，对于所有的调查系统的桥功能可以近似的指数函数，它只依赖于溶质/溶剂的尺寸比。结果表明，通过使用所提出的桥泛函是可能的（i）准确地预测溶质周围的水氧密度分布函数（DDF）的第一个峰的位置，（ii），以提高溶质周围的水氧DDF的第一个峰的高度的预测的准确性（iii），正确地预测在CNT附近的水氢DDF行为。
2011-12-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Exotic topological defects and director fields in free-floating spherical ferroelectric nematic liquid crystal shells
University of Luxembourg（卢森堡大学）；University of Ljubljana（卢布尔雅那大学）；J. Stefan Institute（约热·斯特凡研究所）；University of Leeds（利兹大学）
研究铁电向列液晶在球形壳中的拓扑缺陷，发现其形成两个反极的+1弯曲-扭曲缺陷，而非传统向列壳中的半整数缺陷。
2026-06-23 cond-mat.soft
Effect of Electric Fields on the Director Field and Shape of Nematic Tactoids
Tactoids是悬浮在共存的各向同性相中的单轴非晶相的纺锤形液滴。它们存在于各种各样的细长胶体颗粒的分散体中，包括肌动蛋白、fd病毒、碳纳米管、过氧化钒和几丁质纳米晶体。最近的实验表明，在水中的甲壳素纳米晶体tactoids的电场可以非常强烈地拉长tactoids，即使共存的各向同性和双相的介电性质只有微妙的不同。我们开发了一个模型的部分双极tactoids，其中的导演场的双极性的程度是自由调整，以优化系统的弹性，表面和库仑能量的总和。通过标度分析和数值计算相结合的方法，我们研究了类触体的伸长和指向矢场的行为与其尺寸、电场强度、表面张力、锚定强度、弹性常数和各向异性的关系。我们发现，由于外部电场，tactoids不能显着伸长，除非导演场是双极或准双极，并以某种方式冻结在无场配置。假设是这种情况下，我们发现合理的协议与实验数据。
2021-03-24 cond-mat.soft
Low temperature phase transformations in 4-cyano-4'-pentylbiphenyl (5CB) filled by multiwalled carbon nanotubes
采用差示扫描量热法（DSC）、低温光致发光和电导率测量等方法研究了多壁碳纳米管（NTs）对5CB低温相变的影响。NT的浓度在0- 1%wt内变化。通过DSC和在加热模式下的光致发光测量获得的纯5CB的实验数据证明在T->229 K和T->262 K存在两个结晶过程，其对应于C1 a-> C1 b和C1 b->C2相变。温度T从10 K升高到229 K引起了光致发光光谱带的红移，这可以用5 CB分子构象的平坦化来解释。此外，光致发光数据允许得出结论，在T=229 K下的结晶导致构象转变为非平面5CB结构特征的理想晶体。非平面构象在α相占主导地位，即，在T>297 K. NTs-5CB复合材料的电导率数据显示，在229 K-296.8 K的温度范围内，较早确定的稳定结晶相C2内的补充异常。它可以反映界面层中5CB的相变对载流子在碳纳米管之间输运的影响。
2013-03-03 cond-mat.soft
Exploiting the Hierarchical Morphology of Single-Walled and Multi-Walled Carbon Nanotube Films for Highly Hydrophobic Coatings
自组装层次固体表面是非常有趣的润湿现象，在各种自然和人工表面中观察到。在这里，我们报告单壁（SWCNT）和多壁碳纳米管（MWCNT）薄膜实现了一个简单的，快速的，可重复的，和廉价的过滤过程中，从水分散体，这是在室温下沉积在玻璃上的干转移印刷方法。此外，通过扫描电子显微镜（SEM）对碳纳米管膜的研究揭示了自组装碳纳米管无规网络的多尺度层次形态。此外，接触角测量表明，分层SWCNT/MWCNT复合材料表面表现出比裸SWCNT（110°）和MWCNT（97°）涂层更高的疏水性（高达137°的接触角），从而证实了由表面分层形态产生的增强。
2015-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Binding of Nucleobases with Single-Walled Carbon Nanotubes
采用从头算Hartre-Fock方法（HF）结合力场计算，计算了鸟嘌呤（G）、腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）与（5，5）单壁碳纳米管（SWNTs）的结合能.气相结合能遵循序列G $>$ A $>$ T $>$ C。我们发现，结合能的主要贡献来自纳米管和核碱基之间的范德华（vdW）相互作用。我们将这些结果与核碱基与石墨烯的相互作用进行比较。我们发现，单壁碳纳米管的基地的结合能比石墨烯低得多，但序列保持不变。当我们包括溶剂化能（HF水平的泊松-玻尔兹曼（PB）解算器）的影响时，结合能遵循序列G $>$ T $>$ A $>$ C $>$，这解释了由胸腺嘧啶碱基制成的寡核苷酸与聚（A）和聚（C）相比在水溶液中分散SWNT方面更有效的实验\cite{zheng}。我们还证明了实验上有差分的单壁碳纳米管（SWNTs）的核碱基的结合亲和力直接测量的结合强度，使用等温滴定（微）量热法。核碱基的结合序列随胸腺嘧啶（T）$>$腺嘌呤（A）$>$胞嘧啶（C）而变化，与我们的计算一致。
2007-09-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Molecular Origin of UV-Induced Irreversible Phase Changes in a Chromonic Liquid Crystal
Ulsan National Institute of Science and Technology（蔚山科学技术院）
研究通过紫外光降解DSCG分子，揭示其对染色体液晶相变图的影响，发现降解产物破坏自组装结构，扩展了非相和双相区域。
2026-03-16 cond-mat.soft
Condensation of Self-assembled Lyotropic Chromonic Liquid Crystal Sunset Yellow in Aqueous Solutions Crowded with Polyethylene glycol and Doped with Salt
我们使用光学和荧光显微镜，密度计，低温透射电子显微镜（cryo-TEM），光谱学，和同步辐射X射线散射，研究的相行为的可逆自组装有色聚集体的阴离子染料日落黄（SSY）在水溶液中拥挤的电中性聚合物聚乙二醇（PEG）和掺杂的盐NaCl。PEG使各向同性SSY溶液凝聚成具有高浓度SSY聚集体的液晶区域，与富含PEG的各向同性（I）区域共存。加入到均相N相的PEG导致分离成共存的N和I结构域; N结构域中的SSY浓度高于无PEG的N相的初始浓度。最后，将PEG添加到高度浓缩的均匀N相中导致分离成共存的柱状六方（C）相和I相。这种行为可以定性地解释的耗尽（排除体积）的影响，作用在两个不同的水平：在从单体和短聚集体的聚集体组装的水平，并在聚集体间包装的水平。我们还显示了强烈的影响，一价盐NaCl的相图是不同的高浓度和低浓度的SSY。当加入盐时，SSY的稀I溶液显示出凝聚的N畴的外观，但是高度浓缩的C相转变为I和N畴共存。我们认为，盐对有色聚集体表面电荷的屏蔽导致了两种不同的效应：（a）聚集体的断裂能和轮廓长度增加;（b）SSY聚集体的持久长度减小。
2011-04-06 cond-mat.soft
Structure and Nonlinear Index of Refraction of Sunset Yellow Lyotropic Chromonic Liquid Crystal in the Isotropic and Nematic Phases
研究日落黄染料在各向同性和向列相中的非线性折射率，揭示其与分子电子和重取向过程的关系。
2025-12-15 cond-mat.soft
Molecular-Scale Hydrophilicity Induced by Solute: Molecular-thick Charged Pancakes of Aqueous Salt Solution on Hydrophobic Carbon-based Surfaces
我们直接观察到分子厚的盐水溶液煎饼在疏水石墨表面的环境条件下，采用原子力显微镜。该观察结果表明盐溶液在石墨表面上具有意想不到的分子级亲水性，这不同于液滴在石墨表面上的宏观润湿性质。有趣的是，煎饼自发地表现出强烈的正电荷行为。理论研究表明，这种带正电荷的煎饼的形成归因于水溶液中的Na+离子与石墨表面上的芳环之间的阳离子-π相互作用，促进了水分子与阳离子一起吸附到石墨表面上;即，Na+离子作为介质，在一侧通过阳离子-π相互作用吸附到石墨表面，同时在另一侧通过水合相互作用在分子尺度上与水分子键合。这些发现表明，关于碳基石墨表面的实际相互作用，包括石墨烯、碳纳米管和生物炭的相互作用，可能与现有理论有显著不同，它们为控制表面润湿性、相互作用和相关的物理、化学和生物过程提供了新的见解。
2014-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Fine topological structure of coherent complex light created by carbon nanocomposites in LC
研究了多壁碳纳米管（MWCNTs）掺杂的Pb 5CB的精细复杂光结构、光学奇异性和导电性。在足够小的浓度下，多壁碳纳米管自发地聚集成具有随机分形边界的微尺度团簇系统。它们被条纹状的微尺度包层包围，这在传播的激光束中产生光学奇点。在Freedericksz上方施加横向电场引发5CB的垂面排列，并且纳米管簇之间的条纹状反转壁减小了复合材料的自由能。建立了它们的形貌和性质的理论。同时，条纹包层消失了，这可以被视为非线性光子学中的结构取向非线性的新机制。首先测量偏振奇异点（圆形C点）。团簇的渗流增强了体系的电导率，甚至在没有外加电场的情况下也能产生反型壁。碳纳米管复合材料在液晶中形成了纳米掺杂剂与微观/宏观体系之间的桥梁，具有良好的应用前景。液晶纳米复合材料的奇异光学检测和表征的详细协议是在现代纳米科学和技术的应用有前途的工具。
2013-03-03 cond-mat.soft
Curling Liquid Crystal Microswimmers: a cascade of spontaneous symmetry breaking
我们报告卷曲自推进常见的介晶化合物的水乳液。向列型液晶液滴在浓度高于临界胶束浓度的表面活性剂溶液中自推进，同时经历胶束增溶。我们分析了Hele-Shaw几何形状和可变浮力的3D设置中的轨迹。微滴内部的指向矢场和对流场之间的耦合导致了第二次对称破缺，从而引起二维卷曲运动。这是通过加热到各向同性相的非螺旋持续游动的可逆过渡来证明的。此外，自趋化性可以自发地打破反转对称性，导致螺旋轨迹。
2016-05-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
A self-assembled periodic nanoporous framework in aqueous solutions of the DNA tetramer GCCG
本研究发现DNA 4碱基寡聚体GCCG在高浓度水溶液中可自组装形成体心立方晶格的三维周期性介观纳米孔框架，原子模拟验证了其稳定性，为低成本制备新型纳米框架提供了新途径。
2024-03-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Solvent isotopic effect on the phase transition of lyotropic chromonic liquid crystals: Heavy water makes mesogens less charged
本研究通过相变温度、X射线散射和²³Na FT-NMR测量发现，D₂O替代H₂O会增强DSCG溶致色晶液晶的向列相稳定性，原因是更多Na⁺结合使聚集体电荷降低、静电排斥减弱。
2024-09-08 cond-mat.soft
Explainable Multimodal Machine Learning for Revealing Structure-Property Relationships in Carbon Nanotube Fibers
Nano Carbon Device Research Center, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（日本产业技术综合研究所纳米碳器件研究中心）
本研究提出可解释多模态机器学习（EMML）方法，结合因子分析与可解释人工智能（XAI），揭示水系CNT纤维的结构-性能关系，确定关键结构因素及阈值，为材料设计与优化提供工具。
2025-02-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cs.AI
