One-dimensional cluster growth and branching gels in colloidal systems with short-range depletion attraction and screened electrostatic repulsion
我们报告了一个简单的模型，带电胶体颗粒悬浮液与小的非吸附性聚合物广泛的数值模拟。所选择的有效的单组分相互作用势是由一个短程吸引的Yukawa排斥尾补充部分。我们专注于屏蔽长度与颗粒半径相当的情况。在这些条件下，在低温下，颗粒局部聚集成准一维聚集体，其通过支化机制形成宏观膨胀凝胶结构。我们讨论了凝胶的形成，并将其与较长的屏蔽长度的情况下，以前的研究表明，逮捕是由一个汤川玻璃的球形集群的方法驱动。我们比较了我们的结果与最近的实验工作带电胶体悬浮液[A。I. Campbell { \it等} cond-mat/0412108，物理修订版Lett.出版中]。
2005-06-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Arrested States in Persistent Active Matter: Gelation without Attraction
我们探讨了相分离和动力学逮捕模型活性胶体系统组成的自推进，硬核颗粒与非凸形状。该模型的被动限制，即在正方形晶格上的十字形颗粒，表现出从流体相到固相的一阶转变，密度增加。淬火到两相共存区表现出老化制度。粒子的非凸形状减轻了无源系统中的干扰，并导致对有源粒子的旋转的强烈抑制。使用数值模拟和分析建模，我们量化的非平衡相行为的密度和活动的函数。如果我们将活性视为吸引力强度的模拟，则相图与有吸引力的胶体具有很强的相似性，表现出老化、玻璃态和凝胶状被捕态。这两种类型的动态逮捕的状态，玻璃和凝胶，是由密度不均匀性在后者的外观区分。在无限持久的限制，我们表明，基于不对称排斥过程的粗粒度模型定量预测的凝胶态的密度分布。有限的旋转速率的预测仍然定性有效。使用这些结果，我们分类活动驱动的阶段，并确定它们之间的边界。
2020-05-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structural and dynamical features of multiple metastable glassy states in a colloidal system with competing interactions
短程吸引力和长程排斥力相互竞争的系统本质上是失败的，导致它们的结构和动力学要么由介观有序要么由亚稳态无序主导。在这里，我们报告后一种情况下，在一个胶体系统与远程静电排斥和短程耗尽的吸引力。我们发现各种状态表现出缓慢的非扩散动力学：凝胶，玻璃态的集群，和一个国家让人想起维格纳玻璃。改变相互作用，我们发现一个连续的交叉之间的维格纳和集群玻璃态，和一个尖锐的不连续过渡之间的维格纳玻璃态和凝胶。这种差异反映了这样一个事实，即动态逮捕是由排斥的两个玻璃态和吸引力的情况下的凝胶。
2010-02-08 cond-mat.soft
Equilibrium cluster formation and gelation
我们研究了弱电荷胶体颗粒和小的非吸附性聚合物悬浮液中平衡团簇的形成和生长。有效势的特征是短程吸引和长程排斥。使用三维粒子显微镜研究了团簇的尺寸、形状和局部结构。我们观察到一个快速增长的平均集群大小和平均数的最近邻居接近凝胶边界。
2005-06-22 cond-mat.soft
The competition between surface adsorption and folding of fibril-forming polypeptides
多肽自组装成纤维状结构可以由与某些残基有利地相互作用的平面表面引发。使用粗粒模型，我们系统地研究了$β$ -辊成型多肽的折叠和吸附行为。我们发现，有两种不同的折叠途径取决于温度：（i）在低温下，多肽折叠成$β$ -卷在溶液中吸附到有吸引力的表面上之前，（ii）在较高的温度下，多肽首先吸附在一个无序的状态，折叠，而在表面上。折叠温度随着吸引力的增加而增加，因为折叠的$β$ -辊被表面稳定。令人惊讶的是，进一步增加吸引力再次降低折叠温度，因为强吸引力也稳定了吸附的无序状态，这与多肽的折叠竞争。我们的研究结果表明，为了增强折叠，应该使用弱吸引表面。他们还解释了最近实验观察到的电荷对相反电荷表面上原纤维形成的非单调效应[C。Charbonneau等人，ACS Nano，8，2328（2014）]。
2015-02-06 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Nonequilibrium continuous phase transition in colloidal gelation with short-range attraction
吸引力的胶体颗粒动态逮捕到平衡结构，称为凝胶化，是生物物理学，材料科学，纳米技术，食品和化妆品应用的核心，但缺乏完整的理解。特别是，对于中间粒子密度和吸引力，结构形成过程仍然不清楚。在这里，我们表明，短程吸引粒子的凝胶化是由一个非平衡渗流过程。我们结合实验临界Casimir胶体悬浮液，数值模拟和分析建模与主动力学方程表明，集群的大小和相关长度发散指数分别为1.6和0.8，符合渗流理论，而细致平衡的颗粒附着和脱离过程被打破。簇质量表现出幂律分布与指数-3/2和-5/2之前和之后的渗流，预测的解决方案的主动力学方程。这些结果揭示了一个非平衡连续相变统一的结构逮捕和屈服到相关的框架。
2020-07-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interactions between colloids induced by a soft cross-linked polymer substrate
使用视频显微镜成像，我们证明了存在一个短程的平衡吸引力之间扩散的交联聚合物凝胶的软表面上的重二氧化硅胶体。可以通过改变凝胶刚度或通过用聚合物层涂覆胶体来调节胶体间电势。在足够软的基板上，由聚合物基质引起的相互作用导致大规模的胶体聚集。我们将面内相互作用与胶体表面吸引相关联。
2011-06-20 cond-mat.soft
Microscopic interactions and emerging elasticity in model soft particulate gels
我们讨论了一类模型的颗粒凝胶中的颗粒接触所描述的一个有效的相互作用相结合的两体吸引力和三体角排斥。使用分子动力学，我们展示了如何改变模型参数，使我们能够采样，对于一个给定的凝胶化协议，各种凝胶形态。对于一组特定的模型参数，我们确定了在凝胶网络中联锁的局部弹性结构。利用微观相互作用的弹性能的解析表达式，我们可以估计它们对凝胶的涌现弹性的贡献，并对其起源有新的认识。
2021-07-10 cond-mat.soft
Phase separation dynamics in colloid-polymer mixtures: the effect of interaction range
胶体-聚合物混合物可以经历流体-流体相分离或凝胶化。这取决于骤冷的深度（聚合物浓度）和聚合物-胶体尺寸比。本文对具有中长程吸引力（聚合物-胶体粒径比qR =0.45-0.89）的胶体-聚合物混合物的相分离动力学进行了实空间研究，目的是了解随着吸引力范围的变化，凝胶化的机理。与以前的研究相比，短程吸引力的系统，凝胶化发生后不久，跨越平衡相边界，我们发现了大量的区域的流体-流体相分离。在更深的淬灭时，系统经历连续的交叉以形成凝胶。我们确定了两个制度，“经典”相分离，其中单颗粒弛豫速度比相分离的动态，和“粘弹性”相分离，其中分层明显减慢，由于在富含胶体的相缓慢的动态。在网络链表面的颗粒比埋在凝胶链内部的颗粒表现出更大的流动性，这是一种粗化方法。
2012-09-18 cond-mat.soft
Folding mechanism of a polymer chain with short-range attractions
我们研究了一个单一的，灵活的均聚物链的结晶使用过渡路径采样（TPS）。该链由N个相同的球形单体组成，根据朗之万动力学演化。当相邻单体通过谐波弹簧耦合时，非相邻单体通过硬核和短程吸引势相互作用。对于足够小的相互作用范围λ，系统经历从膨胀的无序相到紧凑的结晶态的一级冻结转变。使用一个新的射击移动量身定制的聚合物结合的committor分析，我们研究了过渡态合奏的N=128链和搜索可能的反应坐标的基础上的似然最大化。我们发现典型的过渡态是由一个晶核和一个或多个链段组成的，而且晶核中的粒子数并不适合作为反应坐标.然后，我们提出了一个改进的反应坐标，其中包括从势能和聚合物的整体结晶度的信息。
2015-02-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Elastocapillary self-folding: buckling, wrinkling and collapse of floating filaments
当柔性细丝被限制到流体界面时，毛细吸引力、弯曲阻力和来自外部源的张力之间的平衡可导致自屈曲不稳定性。我们进行了分析，这种不稳定性，并提供了分析公式，比较有利的详细数值计算的结果。长丝的稳定性和长时间动力学由一个单一的无量纲elastocapillary数量化毛细管弯曲应力之间的比率。复杂的、折叠的细丝构型，例如环、针和球拍形状，可以在更长的时间内达到，并且长的细丝可以经历级联的自折叠事件。
2012-09-10 cond-mat.soft
Colloidal systems with competing interactions: from an arrested repulsive cluster phase to a gel
我们报告了一个广泛的数值研究带电胶体系统的竞争短程耗尽吸引力和远程静电排斥。通过分析团簇的性质，我们确定了两个不同的区域的相图：一个国家组成的稳定的有限大小的集群，其相对相互作用是由长程排斥，和一个deletating网络。发现这两种状态在低温下动态停滞，提供了这些系统中存在两种不同非遍历状态的证据：团簇的维格纳玻璃和凝胶。
2009-03-17 cond-mat.soft
Nonergodicity transitions in colloidal suspensions with attractive interactions
利用理想模式耦合理论（MCT）研究了具有短程吸引相互作用的模型体系的胶态凝胶转变和玻璃化转变。结果提出了粘合剂硬球和硬核吸引Yukawa系统。根据MCT，前一个系统显示出临界玻璃化转变浓度，其随着弱吸引力的引入而显著增加。对于后者有吸引力的汤川系统，MCT预测低温非遍历状态，扩展到临界和亚临界区域。在这个系统中的MCT非遍历性过渡的几个功能同意定性与实验观察的胶体凝胶转变，这表明凝胶转变是由低温延伸的玻璃化转变。示出的吸引力的范围来管理的方式的玻璃化转变线穿过相图相对于临界点，类似于流体-固体凝固转变的调查结果。
1999-04-16 cond-mat.soft
Kinetic Partitioning Mechanism as a Unifying Theme in the Folding of Biomolecules
我们提出了一个统一的框架折叠动力学的蛋白质和RNA。这个框架的基础依赖于拓扑挫折的概念，这引起了几个竞争的吸引力盆地（CBA）除了本地的吸引力盆地（NBA）的自由能表面。粗糙的自由能表面导致直接和间接的NBA路径，即，动力学分配机制（KPM）。折叠动力学的统一框架使我们能够提出一个折叠性原则，根据该原则，快速折叠序列的特征在于折叠转变温度$T_{F}$接近塌陷转变温度$T_{θ}$。满足折叠性原理的生物分子，如小分子蛋白质和tRNA，预计将以双态动力学快速折叠。KPM中的多个时间尺度的估计也给出了。
1997-05-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Equilibrium cluster phases and low-density arrested disordered states: The role of short-range attraction and long-range repulsion
我们研究了一个模型，在该模型中，颗粒相互作用与短程吸引力和长程排斥力的相互作用，试图模拟最近发现的空间稳定的胶体系统中存在的耗尽相互作用的平衡簇相。在低填充分数下，颗粒形成稳定的平衡团簇，其充当团簇流体的构建块。我们研究的可能性，簇流体产生低密度的无序逮捕相，凝胶，通过玻璃化转变驱动的排斥相互作用。在这个模型中，凝胶的形成被正式描述为与玻璃形成相同的物理过程。
2004-09-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Effects of lengthscales and attractions on the collapse of hydrophobic polymers in water
我们目前的结果从广泛的分子动力学模拟的疏水聚合物在明确的水的崩溃过渡集中在理解的疏水表面的长度尺度和有吸引力的相互作用对折叠的影响。疏水聚合物显示抛物线，蛋白质样，温度依赖性的展开自由能。小的有吸引力的聚合物的折叠状态在300 K下是勉强稳定的，并且可以通过加热或冷却来展开。增加长度尺度或降低聚合物-水吸引力显著稳定折叠状态，前者由水合贡献主导。该水合作用贡献可以通过表面张力模型$ΔG=γ(T)ΔA$来描述，其中表面张力$γ$是长度尺度依赖性的并且随温度单调减小。所得到的水合熵随聚合物长度尺度的变化与Huang和Chandler（Proc.Natl. Acad.科学，97，8324-8327，2000），其解释了在蛋白质折叠热力学中观察到的熵收敛的模糊。水的结构分析表明，聚合物-水疏水界面是软的，弱去湿，其特征在于增强界面密度波动。这种界面的形成，诱导聚合物折叠，是强烈反对的焓和熵的青睐，类似于汽-液界面。
2007-01-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cusp-shaped Elastic Creases and Furrows
生长的生物组织、膨胀的凝胶和压缩的橡胶的表面不保持光滑，而是经常表现出高度局部化的向内褶皱。我们揭示了这种表面折叠的形态在一个新的实验装置，它允许以受控的方式变形的软凝胶的表面。界面首先形成一个尖锐的犁沟，其尖端尺寸随着变形而迅速减小。超过临界变形，犁沟分叉为尖端尺寸消失的向内折叠折痕。我们的实验和数值计算表明，折痕和沟槽表现出一个普遍的尖点形状，其宽度尺度像$y^{3/2}$在距离$y$从尖端。我们提供了一个相似的理论，捕获的奇异配置文件之前和之后的自折叠分叉，并从大变形弹性的折叠长度。
2017-10-02 cond-mat.soft
The role of long-range forces in the phase behavior of colloids and proteins
胶体-聚合物混合物和球状蛋白质溶液的相行为，常常被解释为具有短程吸引力的硬球的简单模型。虽然这样的模型产生的胶体和蛋白质的通用相图的定性理解，它未能捕捉一个重要的区别：该模型预测在亚稳态制度低于冻结曲线的流体-流体相分离。对于球状蛋白质，已经观察到这种分层，但是对于胶体，它似乎被凝胶的外观所取代。本文研究了附加长程引力对短程引力球相行为的影响。我们发现，这样的吸引力可以转移（亚稳）流体-流体临界点的凝胶区域。由于这个亚稳临界点可能是重要的晶体成核，我们的研究结果表明，长程吸引力可能在球状蛋白质的结晶中发挥重要作用。然而，在胶体中，折射率匹配通常用于关闭长程色散力，凝胶化可能抑制相分离。
1999-09-15 cond-mat.soft q-bio
Hydrodynamics strongly affect the dynamics of colloidal gelation but not gel structure
具有强烈短程吸引力的胶体颗粒可以形成凝胶。我们模拟这个过程中没有和流体动力学相互作用（HI），使用格子玻尔兹曼方法来解释存在的热化溶剂。我们表明，HI加速和减慢凝胶化在低和高体积分数，分别。这两个制度之间的过渡是与存在的一个淬火后不久，系统的集群。然而，当我们比较凝胶在匹配的“结构年龄”，我们发现几乎没有区别的结构与HI。我们的结果解释了文献中长期存在的未解决的冲突。
2018-11-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Gel transitions in colloidal suspensions
将理想模式耦合理论（MCT）应用于通过Yukawa形式的短程吸引相互作用相互作用的胶体系统。在低温下，MCT预测了局部动力学和遍历性破坏转变的减缓。非遍历性转变与胶体凝胶转变有许多共同的特征，被认为是胶体体系凝胶化的来源。以前的相图计算补充了额外的数据较短的范围内的吸引力的相互作用，显示的路径的非遍历性过渡线，然后不受阻碍的气液临界曲线在低温下。特别注意的是给予关键的非遍历性参数，最近的实验测量的动机。一个渐近模型的开发，有效的稀释系统的领域相互作用，通过强短程吸引力，并显示捕捉到所有方面的低温MCT非遍历性转变。
1999-09-17 cond-mat.soft
Reentrant Phase Behavior in Active Colloids with Attraction
最近的实验的动机，我们研究了一个系统的自我推进的胶体经历短程吸引力的相互作用，并被限制在一个表面。使用模拟，我们发现这样的系统的相行为是可重入的活动的函数：相分离的状态存在于低和高活动的制度，与均匀的活性流体之间。为了了解再入的物理起源，我们开发了一个动力学模型系统的稳态动力学，其解决方案捕获的相行为的主要特征。我们还描述了不同的动力学相分离，从熟悉的成核和集群的复杂的活性颗粒凝胶的生长。
2013-07-29 cond-mat.soft
Generic folding and transition hierarchies for surface adsorption of hydrophobic-polar lattice model proteins
采用Wang-Landau采样方法研究了疏水极性晶格蛋白与吸引表面相互作用的热力学行为和结构性质。三个基准HP序列（48聚体、67聚体和103聚体）被认为具有不同类型的表面，其中每一个分别吸引所有单体、仅疏水（H）单体或仅极性（P）单体。折叠行为的多样性依赖于表面强度进行了讨论。分析各种结构可观测量的组合模式，例如，表面接触的数量的导数，连同比热，我们能够识别折叠和过渡层次的一般类别。我们还推断出这些过渡类别和相对表面强度之间的联系，即，H单体间的表面吸引力与链间吸引力之比。我们提出的分类方案的有效性加强了额外的基准序列的分析。因此，我们认为，折叠层次结构和识别方案是通用的HP蛋白与有吸引力的表面相互作用，无论链长，序列，或表面吸引力。
2013-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Structure and dynamics of colloidal depletion gels: coincidence of transitions and heterogeneity
通过短程吸引相互作用形成的胶体耗尽凝胶的结构异质性的转变与它们的动力学逮捕。该系统是一个密度和折射率匹配的悬浮液的体积分数为0.20聚（甲基丙烯酸甲酯）胶体与非吸附的消耗剂聚苯乙烯添加在消耗剂胶体的尺寸比为0.043。随着短程吸引相互作用强度的增加，团簇的结构变得越来越不均匀，其特征在于数量密度波动，并动态固定，其特征在于单粒子均方位移。悬浮液中游离胶体的数量也逐渐下降。当穿过一个不动的团簇到凝胶的转变时，结构的不均匀性突然降低。同时，平均单粒子动力学饱和的本地化长度的顺序的短程吸引力的潜力范围。不动的集群和凝胶制度表现出动力学的不均匀性。单粒子位移的非高斯分布揭示了两个不同长度尺度上的动力学轨迹的增强种群。类似的依赖关系的数量密度波动，自由粒子数和动态长度尺度的顺序的范围内的短程吸引力表明一个集体的结构起源的动态异质性胶体凝胶。
2006-06-06 cond-mat.soft
Erythrocyte sedimentation: Fracture and collapse of a high-volume-fraction soft-colloid gel
本研究通过显微与介观模拟揭示红细胞形成软胶体凝胶，并基于高体积分数等特性建立引力坍塌理论模型，其预测与宏观测量相符，阐明了红细胞沉降的物理机制。
2021-08-31 cond-mat.soft physics.bio-ph
Application of a simple short-range attraction long-range repulsion colloidal model towards predicting the viscosity of protein solutions
一些硬球胶体模型因不能准确预测蛋白质等复杂生物分子的溶液粘度而受到批评。竞争短程吸引和长程排斥，也称为SALR相互作用，被认为会影响低至中等离子强度下蛋白质溶液的微观结构。然而，这种相互作用主要涉及引起相变、蛋白质凝胶化或可逆的团簇形成，并且它们对蛋白质溶液粘度变化的影响尚未完全了解。在这项工作中，我们展示了应用硬球胶体模型与SALR相互作用对预测稀至半稀蛋白质溶液的粘度。比较的球形白蛋白和Y形的治疗性单克隆抗体，不能解释以前的胶体模型。模型预测表明，它是吸引力和排斥力之间的耦合，引起所观察到的实验趋势，溶液粘度作为pH值，浓度和离子强度的函数。该模型的参数是从测量的第二维里系数和净表面电荷/zeta电位，没有额外的拟合的粘度。
2022-09-09 cond-mat.soft
Shear induced solidification of athermal systems with weak attraction
我们发现，具有相当弱的吸引力的无摩擦粒子的未堵塞的包装总是可以被剪切驱动到固体状的状态。剪切驱动固体的结构随填充率的变化而不断演化，从凝胶状到堵塞状，但几乎与剪切应力无关。相反，振动态密度（DOVS）和力网络都随着剪切应力的增加而逐渐演化。存在一个与填充率无关的剪切应力$σ_c$，在该剪切应力下，剪切驱动的固体是均衡的，并具有平坦的DOVS。由大于$σ_c$的剪切应力引起的类固体状态具有边缘堵塞固体的性质，因此是严格定义的剪切堵塞状态。在$σ_c$以下，所有堆积分数的状态都处于等静压下，并且在DOVS和力网络中具有共同的特征，尽管它们的结构可能相当不同。我们的研究揭示了剪切应力在确定剪切驱动的固体性质的意义，并导致一个丰富的干扰相图弱吸引力的颗粒。
2016-03-08 cond-mat.soft
Effective Attractive Range and Viscoelasticity of Colloidal Gels
我们提出了一个模拟研究的胶体粒子具有很短的距离吸引力。特别是，我们调查的有效吸引力的范围和形成的凝胶的粘弹性之间的相互作用时，系统的温度足够低。使用布朗动力学模拟，我们研究了不同尺寸和相互作用范围的颗粒，并通过进行小振幅振荡和瞬态启动剪切模拟来表征凝胶的力学性能。我们发现，有效吸引范围是影响凝胶粘弹性的关键参数。储能模量和损耗模量之间的交叉频率以及在启动测试中达到最大应力的时间都是有效吸引范围的简单函数。
2013-07-13 cond-mat.soft physics.chem-ph
Brush-mediated angular constraints reshape structure, rigidity, and percolation in colloidal depletion gels
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Northeastern University（东北大学）
研究通过降低表面接枝聚合物刷密度，引入非中心力，改变胶体凝胶的结构和机械特性，提升弹性模量。
2026-03-13 cond-mat.soft
Elastic Cheerios effect: self-assembly of cylinders on a soft solid
将刚性圆柱体置于软凝胶上，使其表面变形。当多个圆柱体被放置在表面上时，它们通过变形凝胶的地形相互作用，变形凝胶作为能量景观;当它们移动时，景观发生变化，从而改变它们的相互作用。我们使用的实验，简单的缩放估计和数值模拟相结合，研究自组装的圆柱体在这个弹性模拟的Cheerios效应的毛细管相互作用的流体界面。我们的研究结果表明，有效的两体相互作用可以很好地描述了一个指数的吸引力的潜力，作为一个结果，动力学也表现出指数的行为相对于分离距离。当许多圆柱体被放置在凝胶上时，如果圆柱体相距不太远，它们就会聚集在一起;否则它们的运动就会被弹性阻止。
2015-08-05 cond-mat.soft
Effects of vertical confinement on gelation and sedimentation of colloids
我们考虑胶态凝胶在重力方向的限制下的沉降。限制使我们能够直接比较实验和计算机模拟，在垂直方向上相同的系统尺寸。与散装系统相比，限制也导致定性不同的行为：在大系统中，凝胶化抑制沉降，但对于小系统，相对于非凝胶化悬浮液，沉降增强，尽管当胶体之间的吸引力强度较强时，沉降速率降低。我们映射模型实验系统（在真实空间中观察）和计算机模拟之间的相互作用参数。值得注意的是，我们发现，当模拟系统使用布朗动力学，其中颗粒之间的流体动力学相互作用被忽略，我们发现，沉降发生在相同的时间尺度上的实验，但厚度的凝胶的“臂”是相当大的实验中，与模拟相比。模拟中的局部结构分析表明，在没有重力的情况下，凝胶化的行为类似。
2017-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Influence of surface interactions on folding and forced unbinding of semiflexible chains
我们利用理论和模拟研究了吸附半柔性高分子链的折叠和强迫解束缚跃迁。这些过程描述了生物学相关的现象，包括蛋白质之间的粘附相互作用和受体与细胞壁的束缚。结合界面被建模为一个固体表面和蠕虫状链被用于半柔性链。使用Langevin模拟，我们研究了球拍状和环形结构的有序动力学的存在下，有吸引力的表面和聚合物链之间的相互作用。对于一系列的相互作用，温度，和持久长度l_p，我们得到了所有相关形态的单体密度分布n（x）。对n（x）的模拟结果与理论符合得很好。在表面上的环形的形成似乎是一个一级转变。通过使表面结构受到拉力f来探测链-表面相互作用。平均延伸x随f的变化呈现S形曲线，在非折叠态f_c处有明显的全或无跃迁，结构态越多，跃迁越大。模拟的x与理论预测相比较。临界力f_c是固定温度下l_s/l_c的函数，其中l_c，l_s分别是表示分子内和链表面吸引力强度的长度尺度。对于固定的l_s，f_c随l_p的减小而增大。
2005-09-26 cond-mat.soft
Clustering and gelation of hard spheres induced by the Pickering effect
用布朗动力学方法模拟了硬球颗粒和模型乳状液滴的混合物。我们发现，除了非润湿乳液液滴的悬浮液中的纯硬球可以导致气-液和液-固相分离。此外，我们还发现了硬球团簇的稳定流体。稳定性是由于当液滴表面完全被胶体颗粒覆盖时发生的吸引力的饱和。在较大的乳液液滴密度的渗滤过渡观察。由此产生的胶体颗粒网络显示出胶体凝胶的典型动力学和机械性能。该模型的结果与最近的实验结果定性一致[E. Koos和N. Willenbacher，Science 331，897（2011）]在胶体颗粒和两种不混溶流体的混合物中。
2012-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Phase separation and dynamical arrest of protein solutions dominated by short-range attractions
相分离和动力学停滞的相互作用可以导致凝胶和玻璃的形成，这与诸如硬和软凝聚态物理、材料科学、食品工程和制药工业等不同领域相关。在这里，非平衡态以及球状蛋白质的相互作用进行了分析。选择溶于盐水中的溶菌酶作为具有短程吸引力的模型体系。通过浊点测量、光学显微镜、离心实验和光散射测定了不同溶液条件下的亚稳态气液双结点线和动力学停滞线以及第二维里系数$B_2$。如果温度用$B_2$表示，在各种条件下得到的双节点落在主曲线上，正如对应态的扩展定律所建议的那样。在实验误差范围内，不同盐浓度的捕获线重叠，而如果用$B_2$代替温度轴，则它们不重叠。这表明双结点对电势的细节不敏感，但可以用一个积分参数，即$B_2$来描述，而滞止线似乎由其吸引部分控制。实验结果得到了非平衡自洽广义朗之万方程理论数值结果的支持。
2022-09-29 cond-mat.soft
A computational model relating the self-assembly in a fluid of lath like particles with its rheology and gelation
我们研究的自组装导致凝胶转变发生在一个数值模型的解决方案的细长，胶体大小的颗粒，称为板条，谁主要是在垂直于他们的领域的方向相互作用。在颗粒水平上，吸引力使它们排列成几个颗粒的长聚集体，在文献中称为晶须。为了模拟这一过程，我们已经开发了一个布朗动力学模型，其中吸引力的相互作用来自于一个势能，该势能取决于板条的相对方向以及它们的面积的法向量，而不管它们的宽度。该模型的简单性允许模拟达到足够大的时间，分钟的数量级，需要模拟数值流变学测试。有了这个，我们能够表征晶须的形成，以及模拟凝胶转变。作为这项工作的一个结论，我们已经表明，即使晶须不允许分支，凝胶转变也可以发生，就像这个模型中的情况一样。
2016-03-26 cond-mat.soft physics.comp-ph
Attraction of Meso-Scale Objects on the Surface of a Thin Elastic Film Supported on a Liquid
本文研究了两平行刚性柱体在弹性薄膜表面的相互作用。由于拉伸膜的曲率引起的表面的多余能量引起圆柱体的吸引力，当圆柱体下降到液体中同时仍然漂浮在膜上时，该吸引力可以通过它们的重力势能的变化来量化。虽然实验结果符合从系统的引力能和弹性能平衡所预测的趋势，但有些低估。这种差异的起源是圆柱体和弹性膜之间的粘附力的滞后，其不允许总可用能量转化为重力势能，因为当圆柱体彼此接近时，在拉伸圆柱体后面的膜时回收了总可用能量的一部分。修正的模型占粘附滞后的影响，提高了理论和实验结果之间的一致性。通过在弹性膜顶部引入薄水凝胶层，可以显著降低粘附滞后的贡献，该薄水凝胶层以戏剧性的方式增强圆柱体（以及刚性球体）的吸引范围。凝胶中的形态不稳定性将波纹路径投射到小球的运动，从而导致大量颗粒沿着其缺陷聚集。这些观察结果表明，一个薄的水凝胶层上支持的可变形的弹性膜提供了一个有效的模型系统，以研究弹性和缺陷介导的相互作用的颗粒在其表面上。
2014-08-07 cond-mat.soft
Reversible Formation of Thermoresponsive Binary Particle Gels with Tunable Structural and Mechanical Properties
我们研究了悬浮的温敏微凝胶的集体行为，该微凝胶在加热时排出溶剂并随后减小尺寸。使用不同的温敏微凝胶的二元混合物，我们展示了如何明显不同的凝胶结构的形式，这取决于所使用的加热曲线。共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）成像显示，缓慢加热斜坡产生核-壳网络通过顺序凝胶化，而快速加热斜坡产生随机二元网络通过均质凝胶化。在这里，二次粒子被示出聚集在一个单层的方式上的第一凝胶，这可以通过布朗动力学模拟使用的模型的基础上的温度依赖性的相互作用势结合空间排斥和范德华吸引力定性地再现。通过振荡流变学，它表明，二次微凝胶沉积增强了先前形成的单一物种凝胶的结构完整性，和最终的结构表现出更高的弹性模量和损耗模量比其组成相同的同质凝胶对应。此外，我们表明，在二次微凝胶沉积之前的支架中的老化过程控制了bigel的最终结构特性，这允许对这些特性进行详细的控制。因此，我们的研究结果表明，温度分布可以用来精细地控制这些高度可调材料的结构和机械性能。
2019-04-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Empty liquid state and re-entrant phase behavior of the patchy colloids confined in the porous media
在随机多孔介质中，具有三个和四个等效块体的胶体模型在液相密度趋于零的可能性下发生重入式气液相分离。这种不寻常的行为是由强的流体-流体键合相互作用和弱的流体-基质吸引力之间的相互作用引起的。在高温下，相图的形状由流体粒子之间的吸引力相互作用决定;流体和障碍物之间的弱汤川吸引力仅略微增强流体-流体结合。在足够低的温度下，流体粒子的网络形成，相图的形状由汤川流体障碍吸引力定义。由于这种相互作用，在障碍物周围形成了一层相互结合的颗粒，并且网络变成了流体颗粒，网络中的流体颗粒由基质颗粒的空间布置限定。这些特征可能为制备具有预定不均匀颗粒分布的平衡凝胶开辟了新的可能性。
2021-12-14 cond-mat.soft
Mode-Coupling Theory of Colloids with Short-range Attractions
在过冷液体模式耦合理论的框架下，我们研究了胶体体系在玻璃化转变过程中出现的新现象。当粒子间势包含吸引部分时，除了通常的排斥硬核外，还出现两条相交的液体-玻璃化转变线，其中一条延伸到低密度，而另一条在高密度时表现出重入行为。在玻璃态区域，两种不同类型的玻璃之间出现了一种新型的转变。复杂的现象可以用高阶玻璃化转变奇异性来描述。各种玻璃相的特征在于它们的粘弹性。由引力驱动的玻璃已经与颗粒凝胶相关联，另一种玻璃是众所周知的排斥性胶体玻璃。这些对应关系，与玻璃态行为的新预测相关联，意味着这种现象可能会在胶体系统中出现，例如，强烈的耗尽或其他短程吸引力。
2001-11-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Erythrocyte sedimentation: Effect of aggregation energy on gel structure during collapse
本研究通过实验和细胞级数值模拟揭示了红细胞沉降率随纤维蛋白原浓度增加而上升的机制，表明该过程符合胶体凝胶坍塌假说，细胞间吸引力增强导致网络空隙增大和渗透性提高从而加速沉降。
2021-08-31 cond-mat.soft physics.bio-ph
Collapse of a single polymer chain: Effects of chain stiffness and attraction range
School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University（特拉维夫大学物理与天文学院）；School of Chemistry, Tel Aviv University（特拉维夫大学化学学院）
研究单条聚合物链坍缩中链刚性与单体间吸引力范围的相互作用，揭示刚性和柔性的坍缩行为差异及温度转变特性。
2026-05-15 cond-mat.soft
Revealing the microstructure of sodium-montmorillonite aqueous suspensions
几何非等轴（2D）钠-蒙脱石（Na-Mt）颗粒的水悬浮液在非常低的固体浓度下显示溶胶-凝胶转变。自欧文·朗缪尔（Irving Langmuir）以来，凝胶的潜在微观结构一直是争论的焦点。一个现场调查涵盖的长度尺度远大于单个颗粒需要提供支持的两个模型中提出的文献中的一个：1）一个由血小板之间的静电吸引力，和2）一个堵塞的悬浮液稳定的颗粒之间的排斥静电力。我们解决这一争论，通过全面探测的微观结构的Na-Mt悬浮液使用超小角中子/X射线散射，发现它是有序的，并包含至少一个数量级大于单个粒子的实体。互补的冷冻电子显微镜显示具有较强的粒子-粒子有序和区域的粒子-粒子聚集域的存在。这些数据表明：1）存在非对称域，这反驳了纯粹的吸引性质; 2）粒子的组装，这反驳了纯粹的排斥性质。Na-Mt凝胶似乎具有吸引域和排斥域的混合微结构。
2022-04-04 cond-mat.soft
Microscopic Theory of Onset of De-Caging and Bond Breaking Activated Dynamics in Ultra-Dense Fluids with Strong Short Range Attractions
我们从理论上研究热激活的基本动力学过程之前，通过强短程吸引力的超致密粒子液体相互作用的充分的结构松弛。我们的方法是基于一个微观理论制定的动态自由能的概念和一个明确的治疗吸引力如何控制物理键的粒子轨迹水平。键断裂的平均时间尺度，笼逃逸的早期阶段，和一个固定的非Fickian位移进行了分析，在排斥玻璃，结合排斥（有吸引力的）玻璃，流体，和致密的凝胶制度。该理论预测了一个强大的长度尺度依赖于这些时间尺度的增长与吸引力强度在固定的包装分数，一个更弱的减速与密度在固定的吸引力强度，以及较短的键断裂时间与其他两个时间尺度，主要由扰动空间笼控制的强解耦。所有的结果是在良好的符合模拟，并作出额外的可检验的预测。经典的统计力学投影近似，取代所有裸露的吸引力和排斥力与一个单一的有效力确定对结构的描述过程中产生的主要错误与热激活逃逸从瞬态局域态。
2020-03-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Calculating potential of mean force between like-charged nanoparticles: a comprehensive study on salt effects
离子对聚电解质如核酸的结构和稳定性至关重要。本文利用蒙特卡罗模拟系统地计算了盐溶液中两个带相同电荷的纳米粒子之间的平均力势。采用伪弹簧方法计算了平均力势，并与逆玻尔兹曼方法进行了系统的比较。预测了二价/三价盐溶液中两个带相同电荷的纳米颗粒之间的有效吸引力，并且这种吸引力在非常高的盐浓度下变得减弱。我们的分析表明，对于该系统，离子桥纳米粒子的配置是负责的吸引力，和阴离子的入侵到纳米粒子之间的区域在高盐浓度将导致吸引力减弱，而不是电荷反转效应。本方法将用于计算核酸折叠过程中的有效相互作用。
2013-05-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Active nonreciprocal attraction between motile particles in an elastic medium
我们从振动激活颗粒物质的实验和模拟中发现，自推进的极杆在弹性介质中的基板上转动并朝向彼此移动。我们通过运动粒子的粗粒度理论来解释这种有效的吸引力，运动粒子是一种移动的点力密度，它在介质中产生弹性应变，使其他粒子重新定向。我们的测量定性地证实了棒产生的扭曲的预测特征，包括拖尾位移场的$|x|^{-1/2}$尾部和非互易感测和追踪。沿运动方向和垂直于运动方向的位移量之间的差异仍然存在。我们的理论应该与细胞外基质或凝胶或组织支持层中运动细胞的相互作用有关。
2022-05-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Soft inclusion in a confined fluctuating active gel
研究了一维受限粘弹性活性凝胶中点和扩展夹杂的随机动力学行为。我们证明了点夹杂的动力学可以用一个带有限制势和乘性噪声的朗之万方程来描述。通过对快变量进行系统的绝热消去，得到了一个具有乘性噪声的适当定义的过阻尼方程。为了突出各种功能，并呼吁不同的生物背景下，我们把包含反过来作为一个刚性的扩展元件，弹性元件和粘弹性（Kelvin-Voigt）元件。扩展夹杂的形状和位置的动力学可以用耦合的朗之万方程描述。推导出相应的稳态概率分布的精确表达式，我们发现，主动噪声诱导的约束域的边缘的吸引力。在存在一个竞争的定心力，我们发现，概率分布的形状表现出急剧的转变后，变化的幅度的主动噪声。我们的研究结果可以帮助理解生物包涵体的定位和变形能力，如。细胞中的细胞器，或者组织中的细胞核和细胞。
2018-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Rotational averaging-out gravitational sedimentation of colloidal dispersions and phenomena
我们报告的胶体系统之间的差异离开地球的引力场和相同的系统，其中一个缓慢的连续旋转平均了颗粒沉降的影响，在一个距离尺度小的颗粒大小相比。几个系统的微米级胶体颗粒进行了研究：硬球流体，胶体相互作用通过远程静电排斥以上的冻结体积分数，带相反电荷的胶体系统接近凝胶化和/或结晶，胶体与竞争的短程耗尽吸引力和远程静电排斥，胶体偶极链，胶体金血小板的条件下，他们形成堆栈。在允许颗粒沉降的实验和沉降被平均的实验之间观察到结构形成的重要差异。例如，在胶体通过远程静电排斥相互作用的情况下，在重力的作用下，在整个悬浮液中观察到稀流体/稀晶体/致密流体/致密晶体相的不寻常序列，这与胶体相互作用的体积分数相关，而系统保持均匀结晶，旋转。对于带相反电荷的胶体，凝胶状结构被发现在重力的影响下崩溃，在沉淀物的顶部生长有一些结晶层，而当胶体沉淀被平均化时，凝胶完全转化为在整个样品中随机取向的微晶。旋转平均重力沉降是一种有效而廉价的方法来估计重力对胶体自组装过程的重要性。
2011-11-18 cond-mat.soft physics.space-ph
Elasticity-mediated Morphogenesis in Interfacial Colloidal Assemblies
Raman Research Institute（拉曼研究所）
研究揭示了颗粒弹性在界面胶体非平衡结构组织中的关键作用，通过自组装过程展示弹性介导的形态发生机制。
2026-03-07 cond-mat.soft physics.app-ph
Clustering in quasi-two-dimensional dispersions of Brownian particles with competitive interactions: Phase diagram and structural properties
本研究通过朗之万动力学模拟，揭示了准二维SALR粒子体系的相图与团簇结构，发现其团簇形态随温度变化从盘状转为双链六边形，且凝胶相团簇尺寸对吸引强度不敏感。
2023-10-08 cond-mat.soft
The influence of surface roughness on the adhesive interactions and phase behavior of suspensions of calcite nanoparticles
我们研究了纳米颗粒粗糙度对碳酸钙纳米颗粒模型中悬浮液相行为的影响。我们使用的Derjaguin方法，结合粗糙度的影响和纳米粒子之间的相互作用建模与DLVO力和水合力的组合，分别使用实验数据和原子分子动力学模拟。粗糙度效应，如矿物表面出现的原子台阶或阶地，导致非常不同的有效纳米颗粒间电位。使用随机Langevin动力学计算机模拟和有效的粒子间相互作用，我们证明，相对较小的变化，在颗粒的粗糙度修改显着的悬浮液的稳定性。我们建议，相行为的粗糙度的敏感性连接到短的长度尺度的粘附吸引力所产生的有序的水层之间的方解石表面。具有光滑表面的颗粒具有很强的粘附力，并形成凝胶分形结构，而小的表面粗糙度，在矿物表面的原子台阶的顺序，稳定悬浮液。我们相信，我们的工作有助于合理化最近使用纳米粒子或扩展表面获得的对比实验结果，分别为粘合剂或排斥相互作用的存在提供支持。我们进一步使用我们的模型来分析粗糙度，pH值和离子浓度对悬浮液的相行为的协同效应，与最近的实验使用碳酸钙纳米粒子连接。
2020-05-10 cond-mat.soft
Inverted Cheerios effect: Liquid drops attract or repel by elasto-capillarity
漂浮在液体界面上的固体颗粒表现出由表面张力介导的长程吸引力。在没有体弹性的情况下，这是主要的横向相互作用的机械来源。在这里，我们表明，一个类似的长程相互作用发生在相邻的液滴之间的固体基板上，这至关重要地依赖于毛细作用和体积弹性的组合。我们实验观察软凝胶上的液滴之间的相互作用，并提供了一个理论框架，定量预测的液滴的迁移速度。值得注意的是，我们发现，虽然在厚基板上的相互作用是纯粹的吸引力，并导致滴-滴聚结，对于相对较薄的基板的短程排斥发生，防止两滴直接接触。这种多功能的新相互作用是“Cheerios效应”的液体对固体的类似物。该效应将强烈影响液滴软聚合物膜的凝聚和粗化，并对胶体组装和机械生物学具有潜在的意义。
2016-01-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Equation of state of surface-adsorbing colloids
我们已经开发了一个模拟模型来描述颗粒从液体界面的吸附和解吸。利用这个模型，我们制定了一个封闭的界面状态方程的排斥弹性球。通过微扰理论引入了长程吸引作用的影响，并利用直接模拟研究了短程吸引作用的影响。基于我们的模型预测，我们得出结论，聚合物颗粒的表面压力不能直接模拟惰性粒子，通过一些有效的潜力相互作用。凝胶颗粒内的内部自由度非常重要。因此，完全填充层的表面压力与kT/d^2不成比例，其中d是颗粒直径;但与kT/dm ^2成比例，其中dm是组成颗粒的分子单元的大小。这使表面压力和模量增加了大约四个数量级。对于短程相互作用，我们研究的动态行为，并发现在低浓度下的分形结构。在中等覆盖度下，形成类似于亚稳系统的不规则结构。这个系统冻结，这阻止了spinodal结构。在高表面覆盖率的模拟显示多晶域。对于稀体系，表面层的强度由模拟的压缩和膨胀确定。我们发现表面压力的幂律（Pi ~ γ ^10 +/-0.5）与吸附网络的（分形）结构有关。幂律与表面渗流一致。
2011-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Reversible magnetomechanical collapse: virtual touching and detachment of rigid inclusions in a soft elastic matrix
在软弹性基体中含有颗粒状刚性夹杂物的软弹性复合材料是开发软致动器或可调阻尼装置的候选材料。通过外部刺激将这种复合材料内的刚性夹杂物可逆地驱动到接近接触状态的可能性将提供重要的益处。然后，由于所得的机械硬化，可以实现机械性能的显著调整。长期以来，人们一直在争论是否可以在真实材料中观察到嵌入的磁性粒子的虚拟接触以及随后的分离，如果可以，这个过程是否可逆。在这里，我们提出的实验结果，证明了这种现象在现实中。我们的系统由两个顺磁性镍粒子嵌入在软弹性聚合物凝胶基质中的有限初始距离。在外部磁场中的磁化调节颗粒之间的磁吸引力并驱动该过程。我们通过不同的理论工具来量化这种情况，即，在线性弹性理论的框架内进行了明确的分析计算，投影到简化的偶极弹簧模型上，以及详细的有限元模拟。从这些不同的方法中，我们得出结论，在我们的情况下，由于顺磁性粒子之间的相互磁化，虚拟接触和分离的周期显示滞后行为。研究结果对可逆调谐机械阻尼器件的设计和制造具有重要意义。此外，我们在偶极弹簧模型上的投影允许我们的描述与各种相关系统的正式联系，例如，趋磁细菌中的磁小体细丝。
2018-10-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
