Tuning the order of colloidal monolayers: assembly of heterogeneously charged colloids close to a patterned substrate
我们研究了带两个正电荷的极性帽的带负电荷的胶体靠近平面图案化表面的行为。粒子-粒子相互作用图案的不同各向异性组分之间的竞争本身就能够产生丰富的组装场景：具有带电表面图案的胶体在吸附到均匀带电的衬底时形成不同的晶域。在这里，我们认为基板组成的交替（负/中性，正/中性和正/负）的平行条纹，并通过蒙特卡罗模拟，我们调查的顺序的胶体上改变条纹的数量。我们表明，两个不同的长度尺度表征系统（$i.e.,$粒子相互作用范围和条纹的大小）之间的额外竞争引起了过多的不同的粒子排列，可以观察到一些明确的趋势。通过精确地调节底物带电基序，可以使$e. g.,$促进特定的颗粒排列，不利于结晶域或诱导形成扩展的疏散星团。
2018-09-24 cond-mat.soft
Poisson-Boltzmann cell model for heterogeneously charged colloids
本文介绍了具有非均匀表面电荷分布的球形胶体粒子的泊松-玻尔兹曼胞腔模型。这个模型是通过推广现有的细胞模型均匀带电的胶体球的混合物。我们的新模型与昂萨格的液晶第二维里理论具有相似的特征，但如果没有位置有序，它就没有取向有序。这意味着，相对于平移自由度为液体状的不均匀带电胶体的所有相相对于颗粒取向也是各向同性的。
2009-07-07 cond-mat.soft
Attractions between charged colloids at water interfaces
分析了带电胶体在水界面处的有效势。它由一个排斥静电和吸引毛细管部分，这两个渐近都显示偶极-类行为。对于足够大的胶体电荷，毛细吸引力在大分离处占主导地位。如果水的德拜屏蔽长度和胶体半径具有可比的大小，则总有效势在中间分离时呈现最小值。
2005-08-01 cond-mat.soft
Comment to "Multipolar expansion of the electrostatic interaction between charged colloids at interfaces"
我们提出了一个评论多明格斯等最近的一份文件。他们声称，在由电介质和屏蔽相形成的界面处捕获的带电胶体之间的静电相互作用对于$d^-3$级总是各向同性的。基于这一结果，他们声称胶体之间不存在$d^-3$级的面内偶极吸引，与以前的建议相反。我们指出，他们的分析是不完整的和各向异性（偶极）之间的相互作用的胶体可以存在的顺序$d^-3$。
2007-08-19 cond-mat.soft
Three-dimensional Binary Superlattices of Oppositely-charged Colloids
本文报道了高密度下带相反电荷的胶体微球二元晶体的平衡自组装。通过改变大小相近的球体上的电荷大小，我们发现二元晶体的结构可以在面心立方、氯化铯和氯化钠之间切换。我们解释这些转变的熵和库仑力之间的竞争。
2005-04-29 cond-mat.soft
A Dissipative-Particle-Dynamics Model for Simulating Dynamics of Charged Colloid
本文提出了一个介观胶体模型，其中球形胶体由其表面上的许多相互作用位点表示。采用耗散粒子动力学方法充分考虑了流体动力学与热涨落的相互作用，采用粒子-粒子-粒子网格方法模拟了静电相互作用。应用该模型研究了外加电场下带电胶体的电泳迁移率，系统地研究了盐浓度和胶体电荷对迁移率的影响。模拟结果与电动力学理论的预测结果吻合较好。
2013-11-05 cond-mat.soft
The sediment of mixtures of charged colloids: segregation and inhomogeneous electric fields
我们从理论上研究了具有不同浮力质量和/或电荷的胶体颗粒的稀二元、三元和多分散混合物的沉降扩散平衡。我们专注于低盐制度，在那里的熵的筛选离子驱动自发电荷分离和形成一个不均匀的宏观电场。由此产生的电力解除胶体对重力，产生高度非气压，甚至非单调的胶体密度分布。最深刻的影响是分离成具有相等质量/电荷的胶体层的现象，包括重胶体物质漂浮在较轻物质上的可能性。
2005-04-18 cond-mat.soft
Multipolar expansion of the electrostatic interaction between charged colloids at interfaces
本文用多极展开法分析了任意带电胶体在电介质和屏蔽相（如空气和水）界面处的静电势的一般形式。主导项在界面平面中是各向同性的，并且随着$d^{-3}$而变化，其中$d$是距胶体的面内距离。两个任意带电的胶体之间的静电相互作用势也是各向同性的，并且是$\propto d^{-3}$，对应于在水界面上首次发现的点电荷的偶极-偶极相互作用。各向异性相互作用项只出现在具有$n \ge 4$的较高幂次$d^{-n}$中。
2007-10-23 cond-mat.soft
Computer Simulations of Charged Colloids in Alternating Electric Fields
本文简要回顾了近年来在交变电场中带电胶体分散体的理论和模拟研究。单个胶体对外场的响应可以用复极化率来表征，复极化率描述了胶体及其周围双电层的介电性质。我们目前的计算机模拟研究的单个球形胶体，使用粗粒度的中尺度方法，充分考虑流体动力学和静电相互作用以及热波动。我们系统地研究了一些控制参数，如AC场的振幅和频率。结果与最近的理论预测吻合得很好。
2014-01-07 cond-mat.soft
Direct Numerical Simulations of Electrophoresis of Charged Colloids
我们提出了一种数值方法来模拟带电胶体分散体中的电流体动力学现象。该方法通过求解牛顿方程、对流扩散方程和纳维-斯托克斯方程，可以同时计算胶体粒子、离子和宿主流体的时间演化，从而充分考虑电流体动力学耦合。计算了几种情况下带电球形粒子的电泳迁移率。与近似理论的比较表明，没有任何经验参数的稀分散体的定量协议，但是，我们的模拟预测在稠密分散体的情况下显着的偏差。
2006-04-27 cond-mat.soft
Shear-induced Diffusion in Dilute Suspensions of Charged Colloids
我们提出了一个模型的非平衡增强胶体自扩散在外部施加的剪切流带电系统。扩散的增强是根据剪切流中颗粒之间的静电二体相互作用来计算的。在高剪切速率，低体积分数的限制，我们的模型是有效的，我们比较这些计算的实验邱等。61，2554（1988）]。
2001-09-06 cond-mat.soft
Pickering emulsions stabilized by oppositely charged colloids: stability and pattern formation
带相反电荷的胶体的二元混合物可用于稳定油包水或水包油乳液。采用蒙特卡罗模拟方法研究了胶体荷电比对Pickering乳液稳定性的影响。在界面处的胶体颗粒被建模为排列的偶极硬球，与吸引力之间的相互作用不带电荷和排斥力之间的相互作用带电荷的颗粒。稳定化所需的最佳组成（带正电的粒子的分数）对应于每个粒子的相互作用能的最小值。此外，对于每种装料比，存在可以稳定乳液的组合物范围。粒子的结构排列或乳液界面处的斑图形成强烈地受电荷比的影响。我们发现，在一定的电荷比下，不同组成的乳胶粒子在乳胶表面呈现均匀的各向同性、正方形和六边形排列。计算配位数的分布来表征结构特征。模拟研究对于其中使用带相反电荷的胶体的Pickering修饰的合理设计是有用的，并且对于斑图形成的控制是有用的，所述图案形成可用于合成胶体体和由其衍生的多孔壳。
2015-10-20 cond-mat.soft
Liquid-state theory of charged colloids
本文提出了一个带电胶体悬浮液流态的简单理论。计算了一种水溶液的全自由能。结果表明，反离子凝聚在聚离子上，形成由一个聚离子和n个反离子组成的团簇。簇大小的分布是明确确定的。与目前的实验和Monte Carlo结果一致，没有遇到液-气相分离。
1998-02-12 cond-mat.soft
Phase behaviour of charged colloidal sphere dispersions with added polymer chains
我们研究了混合物的高度屏蔽排斥带电球和非吸附的理想聚合物链在一个共同的溶剂中使用自由体积理论的稳定性。用屏蔽库仑对势描述了盐水溶液中带电胶体之间的有效相互作用，它补充了纯硬球相互作用。理想的聚合物链被视为球体，通过硬核相互作用从胶体中排除，而两个理想链之间的相互作用被设置为零。此外，我们调查的带电胶体聚合物混合物在计算机模拟中的相行为，使用两体（Asakura-Oosawa对势）近似的有效的一个组件的带电胶体的哈密顿量。我们从模拟和自由体积理论得到的结果显示出类似的趋势。我们发现，屏蔽库仑排斥抵消了有效的聚合物介导的吸引力的效果。对于小的聚合物和相对较大的带电胶体球的混合物，流体-晶体转变转移到显着更大的聚合物浓度与屏蔽库仑排斥的范围增加。对于相对较大的聚合物，屏蔽库仑排斥的影响较弱。所得到的流体-流体双节点仅稍微移向更大的聚合物浓度后，增加屏蔽库仑排斥的范围。总之，我们的研究结果表明，分散液中含有带电胶体和中性非吸附聚合物的增溶性增加后，增加的范围内的屏蔽库仑排斥，或降低盐浓度，特别是当聚合物是小的胶体相比。
2005-09-30 cond-mat.soft
Re-entrant melting and freezing in a model system of charged colloids
我们研究了带电和空间稳定的胶体的相行为，使用共聚焦显微镜在极性较低的溶剂（介电常数5.4）。随着胶体体积分数的增加，我们发现在0.0415+/-0.0005处从流体转变为体心立方晶体，然后在0.1165+/-0.0015处发生再入熔融。第二种晶体的不同的对称性，随机六方密堆积，形成的体积分数约为0.5，类似于硬球。我们将有趣的相行为归因于强烈依赖于体积分数的颗粒相互作用，主要是由于胶体电荷的变化。在这种低极性体系中，胶体通过离子吸附获得电荷。低离子强度导致在升高的体积分数下每个胶体的离子较少，因此导致密度依赖性胶体电荷。
2005-12-27 cond-mat.soft
Low-density crystals in charged colloids : Comparison with Yukawa theory
带电胶体可以表现为汤川系统，具有类似的相行为。利用粒子分辨研究，我们考虑了一个具有异常长的德拜屏蔽长度的体系，该体系在低胶体体积分数下形成晶体。我们定量比较这个系统与汤川模型，发现它的凝固点是兼容的理论预测，但晶体的多晶型并不总是预期的。特别是，我们发现体心立方晶体的面心立方晶体的预期。
2015-01-08 cond-mat.soft
Inverse design of charged colloidal particle interactions for self assembly into specified crystal structures
研究了带电胶体粒子与硬核排斥Yukawa势相互作用时，调整相互作用参数，使之组装成特定晶体结构的反问题。在这里，我们的目标是体心立方（bcc）结构，它只在带电胶体的相图中的一个小区域内稳定，因此，很难找到。为了实现这一目标，我们使用键取向序参量中的统计波动来调整bcc结构的相互作用参数，同时使用统计物理启发的逆向设计（SP-ID）算法[1]在流体相中初始化系统。我们还发现，这种优化算法正确地感测带电胶体的流体-固相边界。最后，我们重复的过程采用协方差矩阵自适应进化策略（CMA-ES），一个前沿的优化技术，并比较两种方法的相对功效。
2019-05-27 cond-mat.soft
Coupling between bulk- and surface chemistry in suspensions of charged colloids
在原始模型中计算了实际无盐带电胶体球悬浮液的液相中的离子组成和离子对关联。我们得到的所有离子种类的数密度悬浮液中，包括低分子量的微离子，和胶体macroions与酸性表面基团，从一个自洽的解决方案耦合的物理化学的非线性代数方程组和非平均场液体积分方程。在这里，我们研究悬浮液的胶体球与磺酸盐或硅烷醇表面基团，悬浮在软化水是饱和的二氧化碳标准大气下。我们的理论方案所需的唯一输入是酸解离常数pKa和所有参与离子的有效球直径。我们的方法允许从头计算胶体裸和有效电荷，在高数值效率。
2014-03-12 cond-mat.soft
Phase Diagrams of Binary Mixtures of Oppositely Charged Colloids
从理论上计算了带相反电荷的胶体二元混合物的相图。建议的平均场的形式主义之间的限制，硬球系统在高温和胶体晶体，最大限度地减少马德隆在低温下的能量总和。与计算机模拟的等摩尔混合物的相反电荷，同样大小的球体的比较表明半定量的准确性所提出的形式主义。我们计算全球相图的二元混合物的大小相等的领域，相反的电荷和相等的电荷幅度的温度，压力和组成。讨论了库仑相互作用的屏蔽对相图拓扑结构的影响。洞察到的全局相图的拓扑结构作为系统参数的函数导致特定的二元胶体晶体的制备条件的预测。
2010-05-21 cond-mat.soft
Bistable colloidal orientation in polar liquid near a charged wall
我们研究了带电平面附近极性溶剂（水）中不带电的球状胶体的平移和旋转。我们解决了非线性泊松-玻尔兹曼方程以外的胶体在两个维度的所有倾斜角$θ$相对于表面法线。胶体的大小被假定为与德拜长度相当，因此场梯度是必不可少的。麦克斯韦应力张量，包括离子的理想气体压力，在胶体的表面上积分，以给出胶体上的总力和扭矩。从力矩中我们计算出有效角势$U_{\rm eff}(θ)$。在大的胶体-表面距离或小的表面电位下，胶体倾向于在垂直于表面的方向（平行于场，$θ=0$）上排列的经典行为被恢复。我们发现了一个令人惊讶的过渡，从而在小间距或大电位的胶体排列平行于表面（$θ=90^\circ$）。此外，这种胶体取向在纵横比的有限值下被放大。这种转变可能对胶体悬浮液的流动或作为一种工具来切换这种悬浮液在表面附近的分层具有重要的影响。
2019-10-15 cond-mat.soft
Colloids electrophoresis for strong and weak ion diffusivity
我们研究带电胶体悬浮液的电泳流动与介观方法，允许模拟通用的实验条件。我们发现，对于高电荷的胶体，它们的电泳迁移率显着增加，并显示在所有盐浓度的胶体电荷增加的流动性最大。当离子平流占主导地位时，高电荷胶体的电泳迁移率也显著增强，导致局部电泳响应的强烈异质性，特别是在低盐浓度下，当离子扩散层重叠时。
2011-05-30 cond-mat.soft
Phase diagram of aggregation of oppositely charged colloids in salty water
研究了两种带相反电荷的胶体在盐水中的聚集行为。我们着重讨论了库仑相互作用在强非对称体系中的作用，其中一个胶体的电荷和尺寸远大于另一个胶体。在溶液中，每个大胶体（大离子）吸引一定数量的带相反电荷的小胶体（$Z$ -离子）形成复合物。如果两种胶体的浓度比使得复合物不带强电荷，则它们以宏观聚集体的形式凝聚。因此，在两个胶体的浓度平面中的相图由夹在复合物的稳定溶液的两个域之间的聚集域组成。聚集域有一个完全聚集的中心部分和两个对应于部分聚集的翼。本文发展了一价盐存在下相图的定量理论。结果表明，随着Debye-Hückel屏蔽半径$r_s$的减小，聚集畴增大，但部分聚集畴的相对尺寸变小。作为该理论的一个重要应用，我们考虑了带有强电荷正球（人工染色质）的长双螺旋DNA的解。我们还考虑我们的理论在体外实验与天然染色质的影响。最后讨论了大离子形状对相图的影响。
2003-11-26 cond-mat.soft
Extended sedimentation profiles in charged colloids: the gravitational length, entropy, and electrostatics
我们用共聚焦显微镜测量了胶体模型系统的平衡沉降曲线。通过调整相互作用，我们已经确定了硬球类相互作用极限下的引力长度，并使用相同的粒子，测试了最近的理论[R.van Roij，J. Phys. Cond. Mat. 15，S3569，（2003）]，其预测了由于自发形成的宏观电场，在具有长程排斥的带电胶体的情况下显著延长的沉降分布。对于类硬球系统，我们发现引力长度与预期相符。通过调整的浮力的胶体颗粒，我们已经表明，平均场流体静力平衡的描述，甚至出现举行的情况下，胶体体积分数的变化显着的长度尺度上的颗粒尺寸。具有长程排斥作用的胶体的扩展沉降剖面在理论上得到了很好的描述。令人惊讶的是，该理论甚至似乎在胶体之间的相互作用（没有明确建模）发挥相当大作用的浓度下也成立。
2004-11-09 cond-mat.soft
Crystal Nucleation of Highly-Screened Charged Colloids
通过蒙特卡洛模拟与自由能计算，揭示高度屏蔽带电胶体的成核行为，证明即使极小的电荷量也能显著改变相边界和成核势垒，表明轻度带电胶体不能简单视为硬球。
2022-06-27 cond-mat.soft
Effective electrostatic interactions in mixtures of charged colloids
我们提出了一个理论，有效的静电相互作用在多分散悬浮液中的带电大离子，推广到混合物的理论以前开发的单分散悬浮液。结合线性响应理论与微离子相关性的随机相位近似，我们粗粒的微离子自由度，推导出有效的宏离子-宏离子对电位和单体体积能量的一般表达式。对于带电硬球胶体的模型混合物，我们给出了明确的解析表达式。由此产生的有效对电位具有与线性化泊松-玻尔兹曼理论预测的相同的一般形式，但始终通过德拜屏蔽常数包含对宏观离子密度和排除体积的依赖性。体积能量取决于平均大离子密度，对自由能有贡献，因此可以影响去离子悬浮液的热力学性质。为了验证理论，我们计算径向分布函数的二元混合物的带相反电荷的胶体大离子的分子动力学模拟的粗粒模型（隐式微离子），有效的对电位作为输入。我们的结果与原始模型（具有显式微离子）的计算密集型蒙特卡罗模拟的相应结果密切一致。对具有大尺寸和电荷不对称性的混合物的模拟表明，带电纳米颗粒可以增强带电胶体的静电屏蔽。这里提出的理论奠定了未来的大规模建模的复杂混合物的带电胶体，纳米粒子和聚电解质的基础。
2013-08-16 cond-mat.soft
Simulation of Electric Double Layers around Charged Colloids in Aqueous Solution of Variable Permittivity
在过去的十年里，人们对溶液中带电胶体周围的离子分布进行了深入的研究。然而，很少有理论方法包括系统内的介电常数的变化的影响，更不用说在周围的溶剂。在这篇文章中，我们介绍了两个相对较新的方法，可以解决泊松方程的系统与变化的介电常数。谐波插值法（HIM）近似地解决了格林函数的球谐级数，从而提供了解析的离子-离子电位的带电系统的哈密顿量。麦克斯韦方程组分子动力学（MEMD）算法的特点是静电学的局部方法，允许介电常数的任意局部变化。我们表明，这两种方法的结果是非常好的协议。我们还发现，重整化电荷的胶体，并与它的有效的远场相互作用，显着变化，如果附近的胶体的介电性质发生变化。
2014-05-15 cond-mat.soft
Poisson -- Boltzmann Brownian Dynamics of Charged Colloids in Suspension
我们描述了一种方法来模拟带电胶体粒子悬浮在含有解离离子和盐离子的液体中的动力学。目前主要关注的是那些大体积分数的胶体，高电荷粒子和低盐浓度的制度。一个描述，这是听话的在这些条件下，通过处理小的解离和盐离子作为连续的字段，同时保持胶体macroions作为离散的颗粒。对于每一种空间构型的大离子，由系统中的所有电荷产生的静电势是通过求解非线性Poisson-Boltzmann方程来确定的。从静电势，计算作用在大离子上的力，并用于布朗动力学模拟，以获得后者的运动。该方法通过与已知的结果进行比较，在一个参数制度，其中大离子之间的有效相互作用是成对汤川形式进行验证。
2008-01-25 cond-mat.soft
In search of a precursor for crystal nucleation of hard and charged colloids
本研究利用计算机模拟与无监督机器学习追踪硬胶体和带电胶体的自发成核，发现面心立方与体心立方晶体的所有结晶迹象均从成核初期同时出现，表明带电胶体成核不存在结构前驱体。
2023-06-09 cond-mat.soft
Charge and Salt Driven Reentrant Order-Disorder and Gas-Solid Transitions in Charged Colloids
蒙特卡罗模拟已被执行的含水带电胶体悬浮液作为一个功能的电荷密度的颗粒和盐浓度。我们在我们的模拟中在一定范围内改变电荷密度，其中Yamanaka等人已经报道了二氧化硅和聚合物胶乳颗粒悬浮液中的重入固-液转变[Phys. Rev. Lett. 80 5806（1998）]。我们表明，在低离子强度的均匀液体状有序悬浮液进行结晶时，增加电荷密度。电荷密度的进一步增加再次导致无序状态，这与实验观察一致。除了这种可重入的有序无序过渡，我们观察到一个不均匀的均匀过渡在我们的模拟时，盐被添加到无序的不均匀状态。这种从非均匀到均匀的无序转变类似于原子系统的固-气转变，但在带电胶体中尚未观察到。根据目前的模拟结果，带电胶体悬浮液的实验观察报告进行了讨论。
2002-07-31 cond-mat.soft
Volume terms for charged colloids: a grand-canonical treatment
本文在线性Poisson-Boltzmann理论的基础上研究了带电胶体悬浮液的热力学性质。我们通过对离子自由度进行正则积分来计算胶体的有效哈密顿量。这一过程不仅产生了众所周知的成对屏蔽库仑相互作用的胶体之间，但也影响的相行为和热力学性质，如渗透压的额外的体积项。这些计算极大地促进了我们的治疗离子的巨正则字符，并允许相对较快的计算相比，早期的研究中的正则系综。此外，目前推导的体积项是相对简单的，直接与唐南平衡，产生一个明确的表达式的有效屏蔽常数，并允许扩展到包括，例如，非线性效应。
2006-02-28 cond-mat.soft
Dynamic and Dielectric Response of Charged Colloids in Electrolyte Solutions to External Electric Fields
计算机模拟用于研究带电胶体及其周围微离子云对外部电场的响应。静态场（DC）和交变场（AC）都被考虑。一个介观模拟方法实现充分考虑流体动力学和静电相互作用。系统的响应可以用两个量来表征：迁移率和极化率。由于静电引力和流体动力学阻力的共同作用，靠近胶体表面的微离子的响应不同于远离胶体表面的微离子的响应。迁移率和极化率都表现出对外场频率的依赖性，这可以归因于浓度极化、微离子的迁移率和微离子的惯性。系统地研究了胶体电荷、盐浓度和外场频率等因素的影响。
2013-06-12 cond-mat.soft
Gas-Solid Coexistence in Highly Charged Colloidal Suspensions
采用静态光散射（SLS）和共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）研究了不同体积分数的高电荷聚苯乙烯颗粒的水悬浮液的结构有序性和相行为。在去离子条件下，高电荷密度胶体颗粒的悬浮液保持无序，而相对低电荷密度的悬浮液通过对可见光表现出彩虹色而显示结晶。虽然对于肉眼结晶悬浮液出现均匀，静态光散射测量和CLSM观察揭示了其不均匀的性质，在共存的形式的空隙与致密有序的区域。CLSM调查无序悬浮液显示其不均匀性的形式共存的空隙与密集的无序（无定形）区域。我们对高电荷胶体的研究证实了气-固转变的发生，并且与使用具有长程吸引项的对势的蒙特卡罗模拟的预测一致[Mohanty和Tata，Journal of Colloid and Interface Science 2003，264，101]。基于我们的实验和模拟结果，我们认为，所报道的重入无序态[Yamanaka et al Phys. Rev. Lett. 1998，80，5806和Toyotama等人，Langmuir，2003，19，3236]在高电荷密度下观察到的带电胶体中存在气固共存状态。
2005-07-17 cond-mat.soft
Charged colloids in an aqueous mixture with a salt
我们计算了胶体颗粒周围的离子和成分分布在水溶液中的混合物，占优先吸附，静电相互作用，离子和极性分子之间的选择性溶剂化，和成分依赖的电离。在胶体表面，我们预测的沉淀过渡诱导的强烈偏好的亲水性离子的水和弱和强的吸附和电离之间的预润湿过渡。这些过渡线在相互作用参数χ（或温度）和平均溶剂组成的平面中远离溶剂共存曲线延伸。表面上的这些相变极大地改变了胶体相互作用。特别是，在沉淀线上方形成的润湿层桥接时，相互作用被放大得多。根据平均溶剂组成，这种润湿层可以完全或部分覆盖胶体表面。
2011-10-20 cond-mat.soft
Machine learning many-body potentials for charged colloids in primitive 1:1 electrolytes
针对DLVO势在强库仑耦合区域的不足，提出用机器学习框架生成依赖密度的多体势，实现带电胶体悬浮液的高效大规模模拟，助力其相行为研究。
2025-10-22 cond-mat.soft
Charged hydrophobic colloids at an oil/aqueous phase interface
疏水性PMMA胶体颗粒当分散在具有相对高介电常数的油中时，可以变得高度带电。在存在具有导电水相的界面的情况下，图像电荷效应导致胶体颗粒与界面的强结合，即使颗粒被水相润湿得非常少。在本文中，我们研究了单个胶体颗粒接近界面时的行为，以及已经界面结合的颗粒之间的相互作用。我们证明，使用最低限度地润湿的水相的颗粒，使我们能够隔离和研究这些相互作用，这是由于仅仅是在油中的颗粒表面充电。最后，我们表明，这些相互作用可以理解的一个简单的图像电荷模型中的粒子电荷$q$是唯一的拟合参数。
2017-01-30 cond-mat.soft
Non-additivity of pair interactions in charged colloids
人们普遍认为，液体中带电胶体的对势可以用经典的Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）理论所预测的Yukawa相互作用来近似。我们实验确定的有效力量在一个二元混合物的带电粒子，物种1和2，闪烁的光镊。测得的力与Yukawa对势一致，但（12）交叉相互作用不等于（11）和（22）类相互作用的几何平均值，正如DLVO所预期的那样。偏差是静电屏蔽长度和尺寸比的函数，测量的交叉相互作用始终弱于DLVO预测。相应的非加和性参数是负的，并且随着尺寸不对称性的增加而增加。
2016-07-22 cond-mat.soft
Equilibrium interfacial free energies and Turnbull coefficient for bcc crystallizing colloidal charged sphere suspensions
我们扩展以前的分析数据的熔体-核的界面自由能，$γ$，从光学实验获得的带电胶体球，体心立方（bcc）晶体结构的结晶悬浮液。编译数据从五个纯物种具有不同的多分散性和一个二元混合物，我们发现平衡熔体-晶体界面能是相当大的硬球参考值。这个量和冷冻熵都随着多分散性的增加而减少。此外，我们给出了第一个实验测定的体心立方结晶材料的特恩布尔系数。观察值$C_{T, bcc} \approx 0.3$同意与短到中等范围的相互作用的bcc系统的理论预期。
2014-03-25 cond-mat.soft
Influence of solvent granularity on the effective interaction between charged colloidal suspensions
我们研究了溶剂粒度对两个带电胶体粒子之间的有效力的影响，通过计算机模拟的原始模型的强不对称电解质与明确添加硬球溶剂。除了分子振荡力几乎接触胶体所产生的溶剂和反离子分层，反离子被吸引到胶体表面的溶剂耗尽提供了一个简单的统计描述的水合作用。这反过来又对更大距离的有效力有重要影响，与基于原始模型的预测相比，有效力大大减少。当这些力是排斥性的，长距离行为可以描述一个有效的汤川对潜在的溶剂重整化电荷。作为胶体体积分数和添加的盐浓度的函数，这种溶剂重整化电荷的行为定性类似于通过泊松-玻尔兹曼细胞模型，但有定量的差异。另一方面，对于二价抗衡离子和纳米尺寸的胶体，水合作用可能导致相互吸引的过屏蔽胶体，而原始模型产生排斥力。所有这些新的影响可以通过溶剂平均原始模型（SPM），这是从完整的模型，通过整合出的溶剂自由度。SPM用于访问较大的胶体颗粒，而无需明确模拟溶剂。
2000-08-27 cond-mat.soft
Machine-Learned Many-Body Potentials for Charged Colloids reveal Gas-Liquid Spinodal Instabilities only in the strong-coupling regime of Primitive Models
Utrecht University（乌得勒支大学）
通过机器学习势模拟，发现带电胶体仅在强耦合静电相互作用区域出现类电荷吸引和气-液旋节线不稳定性，而弱耦合Poisson-Boltzmann区域则无此现象。
2026-06-26 cond-mat.soft
Many-body attractions do not stabilize gas-liquid phase separation in aqueous dispersions of charged colloids within the Poisson-Boltzmann framework
Utrecht University（乌得勒支大学）
通过机器学习构建多体势，发现泊松-玻尔兹曼计算中三体吸引力被更高阶排斥抵消，无法驱动带电胶体气液相分离。
2026-09-21 cond-mat.soft
Generalized inverse patchy colloid model
我们推广的逆补丁胶体模型，最初开发的不均匀带电粒子与两个相同的极性补丁和一个带相反电荷的赤道模型，可以有一个相当丰富的表面图案。基于Debye-Hueckel框架，我们提出了一个粗粒度的有效对相互作用的描述，适用于粒子与任意补丁装饰。我们证明了这种方法的多功能性，将其应用到模型与（一）两个不同的收费和/或大小的补丁，和（二）三个，可能不同的补丁。
2015-05-13 cond-mat.soft
Electrokinetic and hydrodynamic properties of charged-particles systems: From small electrolyte ions to large colloids
带电球形粒子分散体中的动力学过程在基础科学、技术和生物医学应用中都具有重要意义。存在大量的带电粒子系统，从纳米尺寸的电解质离子到微米尺寸的电荷稳定胶体。本文综述了浓颗粒体系线性输运系数计算理论方法的最新进展，重点是流体动力学相互作用和电动效应。考虑的传输特性是分散粘度，自我和集体扩散系数，沉降系数，和电泳迁移率和电导率的离子粒子物种在外部电场。我们的小组的进展也进行了讨论，包括一个新的模式耦合理论方法的导电扩散和粘弹性强电解质溶液。此外，结果提出的分散体的溶剂可渗透的颗粒，和颗粒与非零流体动力学表面滑移。离子微凝胶的浓度依赖性的溶胀进行了讨论，以及一个深远的动态标度行为有关的胶体长时间到短时间的动态。
2013-09-13 cond-mat.soft
Point Defects in Crystals of Charged Colloids
带电胶体粒子-无论是在纳米和微米尺度上-一直有助于提高我们对原子和胶体晶体的理解。这些系统可以直接在实验室中实现，并调整为自组装成体心立方（BCC）和面心立方（FCC）晶体。虽然这些晶体总是会表现出有限数量的点缺陷，包括空位和缺陷-这可能会显着影响其材料特性-但它们的存在通常在科学研究中被忽视。在这里，我们使用计算机模拟和自由能计算来表征FCC和BCC晶体中的点汤川粒子的空位和晶格。我们发现，在BCC相，缺陷是令人惊讶的更常见的比FCC相，并表现为所谓的crowdions：一个异国情调的一维缺陷，提出存在于原子BCC晶体中。我们的研究结果为在实验室中直接观察这些难以捉摸的缺陷打开了大门。
2021-04-07 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
Collective diffusion coefficient of a charged colloidal dispersion: interferometric measurements in a drying drop
在目前的工作中，我们使用马赫-曾德尔干涉彻底调查的带电胶体分散体的二维受限液滴的干燥动力学。该技术使得可以在液滴干燥期间以高精度（约0.5%）和高时间和空间分辨率（约1帧/秒和5 $μ$ m/像素）测量胶体浓度场。这些功能使我们能够探测质量运输的带电分散体在这种不平衡的情况。特别是，我们的实验提供的证据表明，液滴内的质量传输可以描述为一个纯粹的扩散过程的一些参数范围内的浮力驱动的对流是可以忽略不计的。然后，我们能够从这些实验中高精度地提取分散体$D(φ)$在宽浓度范围$φ=0.24$ - $0.5$（即从液体分散状态到固体玻璃状态）上的集体扩散系数。$D(φ)\simeq 5$ - $12 D_0$的测量值明显大于由Stokes-Einstein关系给出的简单估计值$D_0$，从而突出了胶体相互作用在这种分散体中所起的重要作用。
2020-08-12 cond-mat.soft
Phase behavior of charged colloids at a fluid interface
我们研究了带电胶体粒子系统的相行为，这些带电胶体粒子被静电束缚在两种流体之间几乎平坦的界面上。我们表明，尽管事实上，我们的实验系统仅由$10^{3}$ - $10^{4}$颗粒，相行为是一致的熔化由于Kosterlitz，无源，Halperin，Nelson和Young（KTHNY）的理论。利用键取向序参量的空间和时间相关性，我们将样品分为固体、各向同性流体和六角相。我们证明，我们在每个相观察到的拓扑缺陷结构与KTHNY理论的预测相对应。通过测量动态林德曼参数，$γ_{L}(τ)$，和非高斯参数，$α_{2}(τ)$，相对于他们的邻居的粒子的位移，我们表明，每个阶段显示独特的动力学行为。
2017-01-30 cond-mat.soft
Influence of hydrodynamic interactions on lane formation in oppositely charged driven colloids
利用布朗动力学的计算机模拟的流动张量的Rotne-Prager水平上进行的车道形成的带相反电荷的驱动胶体悬浮液的流体动力学相互作用的影响进行了研究。考虑两种情况，即沉降和电泳。在后一种情况下，由于反离子的相反运动，Oseen对迁移率张量的贡献被屏蔽。模拟结果进行了比较，从简单的布朗动力学流体动力学相互作用被忽略。对于沉积，我们发现，流体动力学相互作用强烈不利于拉宁。在泳道的稳定状态下，观察到泳道的宏观相分离。这与简单的布朗情况形成鲜明对比，在简单的布朗情况下，在稳态下获得有限大小的车道。对于胶体颗粒之间的强库仑相互作用，相反驱动车道的横向正方形晶格是稳定的，类似于简单的布朗动力学。另一方面，在电场中，该行为被定性和定量地发现与忽略流体动力学的情况一致。
2007-10-17 cond-mat.soft
Bistable colloidal orientation near a charged surface
在特定方向上取向的各向异性颗粒可以充当人造原子和分子，并且它们的受控组装可以导致各种各样的有序结构。为此，我们展示了不带电的花生形聚苯乙烯胶体的取向转变，悬浮在非离子非质子极性溶剂，附近的平面，其电位是静态的或随时间变化的。带电表面涂有绝缘介电层以抑制电流。几个取向状态之间的过渡，如随机，正常或平行取向相对于表面，检查两种不同的胶体尺寸在低频（$\sim 10-350$ kHz）或静态场，并在小电势。在时变（AC）场中，详细的相图在电位-频率平面指示粒子之间的过渡平行或垂直于表面的报告。接下来，我们提出了在静态（DC）场，其中没有电渗流或其他流动的方向切换的第一个研究。胶体的静电能和引力能之和为双稳态，这一理论解释了两种胶体状态之间的可逆变化。两种状态下的胶体数量取决于外部电势、颗粒和溶剂的渗透率、颗粒纵横比以及与电极的距离。
2022-08-03 cond-mat.soft
Gelation dynamics of charged colloidal rods: critical behaviour and time-connectivity superposition principle
ENSL, CNRS, Laboratoire de Physique（里昂高等师范学院，法国国家科学研究中心，物理实验室）；Institut Universitaire de France（法兰西学院）
研究揭示了高电荷棒状胶体的凝胶化机制，通过分析机械恢复动力学和临界行为，发现时间连通性叠加原理和非普遍动态指数。
2026-09-15 cond-mat.soft
Specific Salt Effects on Thermophoresis of Charged Colloids
我们研究了带电聚苯乙烯颗粒的Soret效应作为温度和电解质组成的函数。作为一个主要的结果，我们发现，Soret系数是由电荷效应，和非离子的贡献很小。鉴于众所周知的双电层相互作用，我们的热场流分馏数据导致我们的结论，Soret效应起源于在很大程度上从盐梯度中的扩散电泳和电解质Seebeck效应，这两者都表现出很强的特定离子效应。此外，我们发现，热泳的聚苯乙烯珠是从根本上不同于蛋白质和聚合物水溶液，这表现出很强的非离子的贡献。
2014-01-28 cond-mat.soft
Self-Diffusion and Collective Diffusion of Charged colloids Studied by Dynamic Light Scattering
由非离子表面活性剂膜稳定的癸烷微滴的微乳液通过用阳离子表面活性剂取代非离子表面活性剂分子而逐渐带电。我们检查微乳液液滴在体积分数（0.02至0.18）和每个液滴的电荷数（0至40）的探索范围内保持相同。我们探测这些微乳液的动态动态光散射。尽管不带电和带电的微乳液的结构相似，但动力学非常不同。众所周知，在中性微乳液中，通过液滴的集体扩散，极化的波动得到放松。在荷电微乳液中，观察到两种弛豫模式。快速扩散通常归因于带电液滴的集体扩散与反离子的扩散耦合。据我们所知，以前在类似的微乳液和带电的球形胶体中都没有观察到慢的。我们表明，慢模式也是扩散，并建议其可能的起源是通过本地交换的液滴承载不同数量的电荷的局部电荷波动的松弛。与该模式相关联的扩散系数则是液滴的自扩散系数。
2005-06-24 cond-mat.soft
A Case Study of Sedimentation of Charged Colloids: The Primitive Model and the Effective One-Component Approach
本文从理论上和蒙特卡罗模拟两方面计算了电荷稳定胶体悬浮液的沉降-扩散平衡密度分布，其中既包括胶体颗粒通过成对屏蔽库仑排斥相互作用的单组分模型，也包括胶体、阳离子和阴离子与非屏蔽库仑相互作用的三组分模型。我们专注于实验测量可用的状态点[C. P. Royall等人，J.物理学：Cond.马太福音{ \bf 17}，2315（2005）]。尽管从单组分模型和三组分模型中出现了明显不同的图像（在前者中排斥胶体相互推到高空，而在后者中自生电场将胶体推到高空），但我们从理论和模拟中发现两种模型的胶体密度分布相似，从而表明这些图像代表了同一现象的不同观点。从一个有效的单组分模型MC模拟和理论，连同MC模拟的多组分原始模型的沉积配置文件是一致的，但不同的定量结果的理论多组分描述在泊松-玻尔兹曼水平。我们发现，对于小的和中等的胶体电荷的泊松-玻尔兹曼理论给出的配置文件在良好的协议与有效的单组分理论，如果使用一个较小的有效电荷。我们将这种差异归因于泊松-玻尔兹曼理论中对相关性的处理不佳。
2007-02-20 cond-mat.soft
Effective Interactions and Volume Energies in Charged Colloids: Linear Response Theory
在电荷稳定的胶体悬浮液中，任意的盐浓度，粒子间的相互作用，描述在一个等效的单组分系统中的有效相互作用的水平。从所有微离子的自由度的配分函数积分，并假设线性响应的宏观离子电荷，一般表达式得到一个有效的静电对相互作用和相关的微离子体积能量。对于具有硬球核的大离子，有效相互作用是DLVO屏蔽库仑形式，但具有修改的屏蔽常数，包括排除体积效应。体积能--一种单组分还原的自然结果--对总自由能有贡献，并且在低盐浓度的极限下可以显著影响热力学性质。作为例证，渗透压和体积模量的计算和比较最近的实验测量去离子悬浮液。对于足够的电荷和浓度的大离子，它示出的抗衡离子可以起到软化或不稳定的胶体晶体。
2000-06-21 cond-mat.soft
Hydrodynamic Interactions Between Charged and Uncharged Brownian Colloids at a Fluid-Fluid Interface
假设：漂浮在流体/流体界面处的胶体的集体动力学和自组装是确定性横向相互作用力、对沿表面的胶体运动的粘性阻力和热（布朗）波动之间的平衡。随着胶体尺寸的减小，热力变得重要，并且可以影响自组装成有序图案和晶体结构，这是各种材料应用的起点。数字：Langevin动力学模拟涉及两个粒子跨越液/液界面的高粘度对比度描述的横向界面组装的颗粒在布朗和非布朗为主的制度。这些模拟包括毛细吸引力、静电排斥力、热波动和颗粒之间的HI（包括颗粒浸没深度的影响）。模拟结果是中性润湿的颗粒，形成一个接触角的90度的界面。调查结果：聚类，分形生长和颗粒有序观察到在临界值的Pe数，而较小的Pe数表现出较高的概率产生的状态，其中粒子保持不相关的空间和更广泛的分离。
2022-10-04 cond-mat.soft
