Schematic models for dynamic yielding of sheared colloidal glasses
稠密悬浮液的非线性流变特性进行了讨论简化的模型，建议最近的第一原理方法的模型中的恒定速度梯度溶剂流的布朗粒子。胶体流体的剪切变稀和胶体玻璃的动态屈服产生于由于粒子相互作用而导致的结构弛豫的减慢和由密度波动的剪切平流引起的波动的增强的去相关之间的竞争。一个模式耦合的方法来探索剪切引起的抑制粒子笼和由此产生的结构弛豫的速度。
2002-09-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical heterogeneity in aging colloidal glasses of Laponite
玻璃由于其长的弛豫时间而表现为固体;然而这种缓慢响应的起源仍然是一个谜。增长的动态长度尺度，由于合作运动的粒子被认为是核心的理解这两个缓慢的动力学和刚性的出现。在这里，我们提供了实验证据的一个不断增长的动态异质性的长度尺度，随着等待时间的增加，在一个老化的胶态玻璃Laponite增加。的动态的异质性的签名如下从动态光散射测量中，我们研究了旋转和平移扩散的盘形颗粒的Laponite悬浮液。这些测量伴随着同时微观流变学和宏观流变学实验。我们发现，粒子的旋转扩散减慢速度比他们的平移运动。平移和取向自由度的这种解耦发现其起源于动态异质性，因为旋转和平移探测样品中的不同长度尺度。宏观流变学实验表明，低频剪切粘度的增加速度比旋转和平移扩散弛豫时间快得多。
2012-03-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Decoupling between thermodynamics and dynamics during rejuvenation in colloidal glasses
我们年轻化良好的年龄准2D二元胶体玻璃的热循环，并系统地测量在年轻化的统计响应和粒子级的结构演变。虽然模量和玻色子峰随着循环次数的增加而不断恢复，但均方位移（MSD）在不同组的热循环之间显著波动。晶体演化和动力学演化之间的解耦表明不同的玻璃体性质具有不同的微观起源。我们发现，一小部分的热循环引发的结构重排可以改变整个弹性连续体，并导致显着的热力学再生，而局部缺陷可以激活和失活的位置接近的重排具有显着的高迁移率的变化，从而导致在波动的动力学，即使只有约10%的粒子作为快速区域。我们的研究结果提供了一个全面的图片的微观机制下的散装玻璃复兴，这可以很容易地用来细化玻璃的性能或制定进一步的统计理论在玻璃系统。
2018-11-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Resolving structural modifications of colloidal glasses by combining x-ray scattering and rheology
玻璃具有类似液体的结构，但表现出类似固体的性质。一个中心问题涉及玻璃的结构和机械性能之间的关系，但结构变化仍然难以解决。我们使用流变学和X射线散射的新组合来解决胶体玻璃中的结构变化，并将其直接与其机械行为联系起来。通过结合应力和结构因子的测量，我们解决了剪切引起的最近邻配置的变化作为施加应力的函数，使我们能够阐明真正的剪切带过渡的玻璃的结构起源。
2013-04-03 cond-mat.soft
Long-range strain correlations in sheared colloidal glasses
玻璃在实验时间尺度上表现得像固体，因为它们的弛豫很慢。增长的动态长度尺度，由于合作运动的粒子被认为是核心，这种缓慢的反应。然而，对于静止的玻璃，合作重排区域的大小从未被观察到超过几个颗粒直径，并且作为弹性固体的签名的长程相关性的观察仍然是难以捉摸的。在这里，我们提供了直接的实验证据的长程相关性在一个致密的胶体玻璃的变形。通过施加外部应力，我们迫使结构重排，使玻璃流动，我们确定长程相关的微观应变的波动，并阐明其缩放和空间对称性。所施加的剪切诱导的过渡从均匀到非均匀流在临界剪切速率，我们调查的应变相关性在这个过渡中的作用。
2011-10-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Free energy of sheared colloidal glasses
我们开发了一个自由能框架来描述玻璃对外加应力的响应。与晶体不同，对于晶体，自由能随着由于仿射位移引起的应变而二次增加，对于玻璃，非平衡自由能由于非仿射位移和耗散的复杂相互作用而降低。我们直接在应变胶体玻璃中测量自由能，并使用平均场论将其与仿射位移和非仿射位移联系起来。由于剪切引起的结构连通性损失，非仿射位移随着施加的剪切而增长。我们的平均场模型允许第一次解开复杂的贡献，仿射和非仿射位移和耗散的瞬态变形的玻璃。
2015-05-25 cond-mat.soft
Direct visualization of aging in colloidal glasses
我们使用共聚焦显微镜直接观察老化胶体玻璃的动态。我们准备了一个高密度的胶体悬浮液，一个简单的模型系统，与其他玻璃共享许多属性，并通过搅拌样品开始实验。我们在搅拌后跟踪了数千个胶体颗粒的运动，观察到它们的运动随着样品的老化而明显减慢。老龄化具有时空异质性。此外，虽然特征弛豫时间尺度随着样品年龄的增长而增长，但在所有时间尺度上都继续发生非平凡的粒子运动。
2002-09-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Stress-strain relations in bulk metallic glasses and colloidal dispersions
比较了大块金属玻璃形成体和胶体分散体的非线性流变响应。利用推广到均匀不可压缩流动的模式耦合理论的示意性模型，定量分析了恒定变形率接通后测得的应力-应变曲线。金属和分散体流变学之间的映射是可能的，当应力由熵尺度，累积应变的几何因素，和速率的固有弛豫时间重新调整。利用这种相似性和直接观察单个胶体颗粒的可能性，我们使用共聚焦显微镜研究胶体系统中的结构畸变。的扭曲表现出（从弹性理论）预期的四极，但也有很强的各向同性组件。
2017-09-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Measurement of correlations between low-frequency vibrational modes and particle rearrangements in quasi-two-dimensional colloidal glasses
我们研究了由热敏微凝胶颗粒组成的二维胶体玻璃中低频振动模式和重排之间的相关性，这些微凝胶颗粒容易允许样品填充分数的变化。在每个堆积分数处，测量颗粒位移协方差矩阵并用于提取“阴影”胶体玻璃的振动光谱（即，具有与样品胶体相同的几何形状和相互作用但没有阻尼的颗粒网络）。重排是由连续的，小的减少填充分数。实验结果表明，胶体玻璃中的低频准局域声子模，对系统重排呈现低能量势垒的模式在空间上与该热系统中的重排相关。
2011-09-20 cond-mat.soft
Direct observation of percolation in the yielding transition of colloidal glasses
当应变超过线性状态时，软胶体玻璃以类似于常规非晶态固体的变形的方式屈服于稳态塑性流动。由于相对于构成非晶态固体的原子而言胶体颗粒的尺寸大得多，胶体玻璃允许获得对屈服转变的性质的微观洞察，如我们在此结合实验、原子模拟和介观建模所示。我们的研究结果一致表明，不断增长的集群的非仿射变形屈服。与逾渗理论相一致，生成团簇是分形的，其分形维数为df ~2，且相关长度在接近临界屈服应变时发散。这些结果表明，高度非仿射粒子的逾渗是无序玻璃体系中屈服转变的标志。
2017-02-10 cond-mat.soft
Modelling of strain fields in sheared colloidal glasses using Eshelby inclusions
当非晶态固体时，它们在小应变下显示弹性形变，然而，超过临界应变，它们屈服并开始塑性流动。这种可塑性的起源在于粒子的不可逆重排。这种重排已经被证明会产生一个长程四极应变场，类似于Eshebly的球形夹杂物。然而，它们在有限温度和有限剪切速率下的时空组织仍不清楚。在这里，我们研究了剪切胶体玻璃中的应变场。我们表明，在均匀流动的应变场可以模拟使用Eshelby夹杂物的分布。特别是，我们表明，剪切胶体玻璃中的空间应变相关性的非平凡衰减是在空间相关的位置形成的塑性重排之间的弹性相互作用的结果。
2019-09-18 cond-mat.soft
Structure, dynamics and phase transitions in electric field assembled colloidal crystals and glasses
本文系统研究了交流电场下粒子尺寸、zeta电位、电压和频率对胶体粒子组装成晶体或玻璃结构的影响，揭示了非平衡体系中的扩散与主动运动机制以及频率驱动的无序-有序-无序相变，为微机器人和智能材料设计提供了依据。
2024-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Glasses in Colloidal Systems. Attractive Interactions and Gelation
在这一章中，胶体系统中的玻璃化转变的研究，与凝胶化，主要是从理论和模拟结果。本文回顾了模耦合理论对引力驱动玻璃的预言，并讨论了它对引力玻璃的预言。计算机模拟的结果将为不同的模型和理论的预测进行测试。从高密度开始，在那里找到合理的协议，研究将扩展到低密度，出现新的模式的密度关联函数的衰减。在所有情况下，结果也将与实验联系起来，我们将以目前对导致凝胶化的机制的理解的讨论来结束。
2008-10-03 cond-mat.soft
Spin-glass--like aging in colloidal and granular glasses
出于"正常玻璃"和"边缘稳定玻璃"之间的加德纳相变的平均场预测，我们调查的三维多分散硬球，用作胶体或颗粒玻璃的模型的非平衡动力学。在玻璃相的深处，我们发现一个尖锐的交叉压力$P_{\rm G}$分离两个不同的动力学制度。对于压力$P < P_{\rm G}$，玻璃表现为正常固体，显示在玻璃自由能盆内快速平衡的快速动力学。相反，对于$P>P_{\rm G}$，动力学变得强烈异常，显示非常大的平衡时间尺度，老化和不断增加的动力学敏感性。在$P_{\rm G}$的交叉是强烈地让人联想到在三维自旋玻璃在外场中观察到的，这表明这两个系统可能在同一个普适类，与理论预期一致。
2018-05-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Slow dynamics in gelation phenomena: From chemical gels to colloidal glasses
我们在这里讨论的结果的3D蒙特卡罗模拟的最小晶格模型的凝胶系统。我们专注于动力学，调查通过时间的自相关函数的密度波动和粒子的均方位移。我们从化学凝胶化的情况下，即与永久键，我们的特征的临界动力学所确定的形成的聚合物凝胶中的实际观察到的，作为一个集群。通过适时地引入有限的键寿命$τ_b$的动态显示相关的变化，并最终开始的玻璃态。这已被解释在交叉动力学更典型的胶体系统和一个新的连接之间的经典凝胶化和最近的结果胶体系统的建议。通过系统地比较结果的情况下，永久债券有限的债券寿命，交叉和玻璃状制度可以理解的有效集群。
2004-02-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Aging of rotational diffusion in colloidal gels and glasses
我们研究了旋转扩散的老化Laponite悬浮液的浓度范围很广，使用去偏振动态光散射。测得的取向关联函数经历了一个遍历到非遍历的过渡，其特征在于浓度依赖性的遍历打破时间。我们发现，作为等待时间的函数，与旋转自由度相关的弛豫时间，当与它们的遍历性破坏时间成比例时，在两个不同的主曲线上崩溃。这些主曲线是类似的那些先前发现的平移动力学;这两个不同类别的行为归因于胶体凝胶和玻璃。因此，旋转自由度的老化动力学提供了胶体凝胶和玻璃的不同动力学行为的另一个签名。
2012-03-30 cond-mat.soft physics.chem-ph
Slip and flow of hard-sphere colloidal glasses
我们研究了流动的浓缩硬球胶体悬浮液沿光滑，不粘壁使用锥板流变仪和同步共聚焦显微镜。在玻璃制度，全球流动表现出从赫歇尔-Bulkley行为在大剪切速率的特性宾汉滑移响应在小速率，遍历胶体流体缺席的过渡。成像揭示了“固体”的微观结构在充分的滑移和“滑移剪切”过渡的局部性质。局部和全球流动的描述由一个唯象模型，和相关的宾汉滑移参数表现出特征标度的大小和浓度的硬球。
2008-11-13 cond-mat.soft
A thermodynamic description of colloidal glasses
利用Franz-Parisi方法和无序系统的复制方法，在无限维空间范围内研究了硬球粒子与短程势相互作用系统的相行为.对于一个有吸引力的方阱势，相图显示出重入性的液体玻璃化转变，多个玻璃态和玻璃-玻璃转变。对于排斥方肩势，没有观察到这样的特殊功能。我们的研究结果表明，Franz-Parisi方法可以一致地扩展到处理高阶玻璃奇异性和粒子间的吸引力是至关重要的复杂的玻璃态行为在足够大的尺寸，至少对于单分散系统。
2013-09-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical Anisotropy of a Colloidal Glass Under Pressure
The Institute for Advanced Studies, Wuhan University（武汉大学高等研究院）；Department of Physics, Wenzhou University（温州大学物理系）
本研究通过毛细管中胶体玻璃施加压力，首次揭示压力下动力学各向异性（平行方向运动更快），并发现动力学冻结而结构变化温和，为玻璃制造提供设计原则。
2026-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamically Correlated Region in Sheared Colloidal Glasses Revealed by Neutron Scattering
利用原位小角中子散射研究了剪切作用下扩展作用荷电胶体玻璃的微观变形机制，发现了一个动态关联区（DCR）。这个短暂的区域提供了抵抗由外部变形所施加的构型重排的能力，如在剪切稀化制度中DCR的尺寸的演变和在低和中等剪切速率下由DCR维持的局部应力与来自流变学测量的宏观应力之间的定量一致性所证明的。这一发现表明，DCR是一个重要的量，在微观上解决流动和变形行为的强相互作用的胶体。
2017-09-21 cond-mat.soft
Visualizing the strain evolution during the indentation of colloidal glasses
我们使用一个模拟的纳米压痕的胶体玻璃，阐明了初期的塑性形变的玻璃。通过跟踪单个颗粒的三维运动，我们可以可视化变形过程中的应变场和玻璃结构。在流动开始时，我们观察到的幂律分布的应变表示强烈相关的变形，并反映了临界状态的玻璃。在后期阶段，应变获得高斯分布，表明塑性事件变得不相关。使用静态和动态测量的玻璃结构的调查显示，结构和新兴的应变分布之间的弱相关性。这些结果表明，塑性的发病是由强大的幂律相关性的应变，弱偏置的异质玻璃结构。
2013-07-29 cond-mat.soft
Low-frequency vibrations of soft colloidal glasses
我们进行实验的胶体热敏性水凝胶颗粒，其包装分数可以通过改变温度以上的干扰过渡调整的二维包装。通过测量粒子之间的位移相关性，我们提取相应的“影子”系统的振动特性具有相同的配置和相互作用，但其中的粒子的动力学是无阻尼的。振动光谱和模式的性质与零温度理想化球模型预测的和在原子和分子玻璃中发现的非常相似;当系统被压缩到干扰跃迁以上时，在低频处有一个玻色子峰，该峰会向高频移动。
2010-03-16 cond-mat.soft
Stress Relaxation in Aging Soft Colloidal Glasses
研究了人工合成粘土Laponite在水溶液中施加阶跃应变的应力松弛行为。应力表现出两步衰减，从中提取的慢松弛模式作为样本年龄和施加的阶跃应变变形的函数。有趣的是，我们估计的慢时间尺度随着应变振幅的增加而显着增强。我们认为，该系统最终探索更深的部分，其能源景观后的步骤应变的应用。
2010-03-25 cond-mat.soft
Surface relaxation of vapour-depositing colloidal glasses
气相沉积可以直接生产超稳定的玻璃，类似于传统的玻璃老化数千年。高流动性的表面层被认为加速了气相沉积玻璃的老化过程，但其微观动力学尚未在实验中观察到。在这里，我们研究了沉积生长动力学的二维胶体玻璃在单颗粒水平上使用视频显微镜。我们发现，新沉积的颗粒在表面层（深度$d<14$颗粒）放松通过频繁的笼外运动，而在更深的中间层（$14<d\lesssim100$颗粒）放松通过激活的合作重排区（CRR）。这些CRR比本体（$d\gtrsim100$颗粒）中或沉积后的CRR大得多、各向异性更强且发生频率更高。它们的质量中心向表面移动，而内部的颗粒向本体移动，导致自由体积的“气泡”向表面移动，从而得到更紧凑的本体玻璃。这种两个表面层中的两步弛豫不同于先前假设的一个表面移动层中的弛豫
2016-10-19 cond-mat.soft
Aging near rough and smooth boundaries in colloidal glasses
我们使用共聚焦显微镜研究了粗糙和光滑边界附近的双分散胶体玻璃的老化。在光滑边界附近，颗粒形成层，并且与块体相比，边界附近的颗粒运动显著地更慢。在粗糙边界附近，各层几乎消失，粒子的运动几乎与体相一致。边界附近的动力学梯度被证明是两种类型的boundary.Our观察的结构梯度的函数，壁诱导层结构强烈影响老化。
2017-10-27 cond-mat.soft physics.chem-ph
Viscoelastic properties of attractive and repulsive colloidal glasses
我们报告的数值研究的剪切粘度和频率依赖的弹性模量接近动态逮捕的模型的短程吸引力的胶体，无论是排斥和吸引力的玻璃化转变。计算应力自相关函数，我们发现，接近结构因子中的第一个峰值的波矢量的密度波动控制接近排斥玻璃的粘度上升，而较大的波矢量的波动控制接近吸引力玻璃的粘度。在接近玻璃化转变时，粘度以与密度自相关时间相同的指数的幂律发散。
2004-10-14 cond-mat.soft
Particle response during the yielding transition of colloidal glasses
屈服是大范围的软质和分子玻璃的松弛、流动和断裂的核心，但其微观起源仍不清楚。在这里，我们阐明了生产的胶体玻璃，通过使用X-射线散射监测的结构因子在生产过程中。我们应用最近推出的组合的小角X射线散射和流变学的振荡剪切，并遵循结构因子在应变振幅增加。令人惊讶的是，我们观察到一个急剧的转变，在屈服时的最近邻结构的取向排序，在相反的粘弹性模量的平滑变化。这种转变伴随着强度波动向高斯分布的突然变化。因此，我们确定屈服作为一个新的，动态诱导的玻璃在所施加的剪切的过渡。
2014-01-09 cond-mat.soft
Shear banding of colloidal glasses - a dynamic first order transition?
我们表明，玻璃上的应用程序的增加剪切场导致一个有趣的动态一阶过渡模拟平衡过渡。通过以下的粒子动力学作为一个函数的驱动场在胶体玻璃，我们确定了临界剪切速率后，玻璃的扩散时间尺度表现出突然的不连续性。利用一个新的动力学序参量，我们证明了这种不连续性类似于一个一阶相变，其中外加应力作为系统动力学演化的共轭场。这些结果提供了新的视角来理解广泛的非晶材料的通用剪切带不稳定性。
2014-01-09 cond-mat.soft
Increasing the density melts ultrasoft colloidal glasses
我们使用理论和模拟来研究超软胶体中非晶玻璃态的存在。我们结合超网链近似和模式耦合理论，研究了软排斥球与赫兹势相互作用的动态相图，重点是低温和大密度。在恒定温度下，我们发现在压缩时进入无定形玻璃态，如在胶体硬球中，但是当密度进一步增加时，玻璃意外地熔化。我们把这种重入流体玻璃化转变的颗粒的柔软性，并将这种行为与以前报道的软系统中的异常相关联，从而强调其普遍性。预测的流体-玻璃-流体序列得到了数值证实。
2010-09-23 cond-mat.soft
Three-dimensional imaging of colloidal glasses under steady shear
使用快速共聚焦显微镜，我们图像的三维动力学的颗粒在一个产生的硬球胶体玻璃下稳定剪切。在均匀剪切区域观察到的结构弛豫几乎是各向同性的，但与静态亚稳胶体流体的结构弛豫明显不同。逆弛豫时间$τ_α^{-1}$和扩散常数$D$，作为{ \it局部}剪切速率$\dotγ$的函数，在$\dotγ$中，在超过二十年的时间内显示出与$τ_α^{-1} \propto D \propto \dotγ^{0.8}$的显著剪切稀化。相反，系统的{ \it global}流变性显示Herschel-Bulkley行为。我们讨论了大规模剪切本地化和其他机制在产生这种差异的可能作用。
2007-07-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Nature of excitations and defects in structural glasses
类似于晶体中的空位和位错，非晶材料中缺陷的性质仍然难以捉摸。在这里，我们探索他们的性质，在一个三维的微观模型玻璃形成描述颗粒，胶体，原子和分子玻璃通过改变温度和密度。我们发现，所有的玻璃演变在一个非常粗糙的能源景观，与层次的障碍大小对应的本地化和离域激发。集体激发占主导地位的干扰制度有关的颗粒和胶体玻璃。通过逐渐向描述原子和分子玻璃的更大密度移动，系统跨越到由局部缺陷和相对简单的景观主导的区域。我们量化的能量和温度尺度与这些缺陷和它们的演化与密度。我们的研究结果铺平了道路，在广泛的物理条件和玻璃材料的低温物理的系统研究。
2019-10-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci 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
Direct Measurement of the Free Energy of Aging Hard-Sphere Colloidal Glasses
玻璃化转变的性质是凝聚态物理中最重要的未解决的问题之一。玻璃和液体之间的差异被认为是由粒子重排的非常大的自由能势垒引起的;然而到目前为止，还不可能在实验上证实这一点。我们提供了第一个定量测定的自由能老化硬球胶体玻璃。自由能的测定允许在玻璃化转变中的一些新的见解，特别是在自由能中的强空间和时间异质性的量化。对自由能局部极小值的研究表明，所观察到的变化与粒子的重排直接相关。我们的主要发现是，粒子重排的概率显示出幂律依赖于与重排相关的自由能变化，类似于地震学中的古腾堡-里希特定律。
2013-03-17 cond-mat.soft
Yielding of binary colloidal glasses
实验研究了胶体玻璃对振荡剪切的流变响应，特别是非线性响应。玻璃是高度浓缩的二元硬球混合物，具有相对较大的尺寸差异。对于0.2的尺寸比，在加入第二种物质后，观察到归一化弹性模量、屈服应变和应力的强烈降低，并且对于一些样品，甚至观察到玻璃熔融成流体。这归因于更有效的填充，如随机紧密填充向更大的总体积分数的转变所示。这导致自由体积增加，这有利于融合器变形，从而导致融合器松动。笼变形也有利于第二个物种引入的结构异质性。对于一个有限的参数范围内，我们还发现了两步屈服的迹象，如以前报道的有吸引力的眼镜。在样品中含有更可比的大小，即0.38的大小比的领域，笼似乎较少扭曲和结构的不均匀性，在更大的长度尺度似乎变得重要。有限的结构变化仅反映在模量、屈服应变和应力的小幅降低上。
2013-03-11 cond-mat.soft
Short and long range correlated motion observed in colloidal glasses and liquids
我们使用共聚焦显微镜来检查致密胶体悬浮液中单个颗粒的运动。在接近玻璃化转变时，粒子运动在空间上是强烈相关的。相关性随颗粒分离呈指数衰减，产生O（2-3 sigma）的动态长度尺度（就颗粒直径sigma而言）。当接近玻璃化转变时，这个长度尺度适度地增长。此外，相关运动表现出对成对关联函数g（r）的强空间依赖性。玻璃样品内的运动是弱相关的，但这种相关性具有更大的空间尺度。
2006-10-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
High-bandwidth viscoelastic properties of aging colloidal glasses and gels
我们报告测量的频率依赖性的剪切模量的老化胶体系统，从一个纯粹的低粘度液体，主要是弹性玻璃或凝胶。使用微观流变学，我们测量的局部复杂的剪切模量$G^{*}(ω)$在一个非常宽的频率范围内（1 Hz- 100 kHz）。单颗粒和双颗粒微观流变学的结合使用使我们能够区分胶体玻璃和凝胶-玻璃是均匀的，而胶体凝胶在大于0.5微米的长度尺度上显示出相当程度的不均匀性。尽管这种特性差异，这两个系统表现出类似的流变行为，随着老化的时间演变，表现出从一个单一的幂律频率依赖的粘弹性模量的两个幂律的总和的交叉。交叉发生在时间$t_{0}$，其定义机械转变点。我们发现，通过使用$t_{0}$缩放老化时间，可以将不同样本老化期间获得的数据折叠到单个主曲线上。这就提出了问题的两个幂律的叠加嵌入在粘弹性背景的弹性网络的先验解释。关键词：老化，胶体玻璃，被动微观流变学
2007-10-29 cond-mat.soft
Ageing dynamics of colloidal hard sphere glasses
我们报告的相干中间散射函数（ISF）的玻璃的硬球的几个体积分数和一系列的散射矢量周围的静态结构因子的主要最大值的动态光散射测量结果。ISF显示出从初始快速衰减到较慢的非平稳衰减的明显交叉。老龄化有几种不同的量化方式。然而，无论选择哪种方法，完美的“老化”玻璃都以幂律方式接近。特别是，快速和缓慢的衰变之间的耦合，作为衡量的ISF在交叉拉伸的程度，也减少代数与等待时间。这种耦合的非平稳性意味着即使是最快的可检测过程本身也是非平稳的。
2010-05-26 cond-mat.soft physics.comp-ph
Local Elasticity in Nonlinear Rheology of Interacting Colloidal Glasses Revealed by Neutron Scattering and Rheometry
胶体悬浮液的流动在自然界和工业中普遍存在。胶体悬浮液具有广泛的流变行为，这与体系的微观结构密切相关。利用原位小角中子散射和流变学测量，研究了电荷稳定胶体玻璃在稳态剪切作用下的变形行为。一个短暂的，局部的弹性响应在粒子水平，称为瞬态弹性区（TEZ），被确定从中子谱。TEZ的存在是动力学不均匀性的标志：剪切下的流体在TEZ的空间范围内表现得像弹性固体，但在TEZ之外则像流体。在剪切变稀区，随着剪切速率的增加，TEZ的尺寸逐渐减小，表明剪切变稀伴随着动力学不均匀性的减小。更有趣的是，TEZ被发现是结构单元，它提供了对所施加的剪切力的抵抗力，这可以通过TEZ所承受的局部弹性应力与在低和中等剪切速率下流变学测量的宏观应力之间的定量一致性来证明。除了荷电稳定的胶体悬浮液，硬球胶体悬浮液在相同的体积分数和剪切速率也进行了测量。结果表明，粒子间的静电斥力在提高局部弹性中起着关键作用。我们的研究结果提供了一个理解的非线性流变相互作用的胶体玻璃从微观力学的观点。
2018-12-12 cond-mat.soft
Orientational Order in Disordered Colloidal Suspensions
在包括液体和玻璃在内的无序系统中探索结构有序性是凝聚态物理中一个有趣而又具有挑战性的问题。在这里，我们构建了一个新的参数的粒子的角分布函数的基础上，并表明，这种新的取向顺序具有显着更高的相关性与动态异质性相比，在胶体玻璃中的径向分布函数的基础上的平移参数。过冷液体中取向序和平移序的逐渐发展表明，取向序与动力学之间较高的相关性来自于玻璃化转变的开始，简单液体经过相当程度的过冷后，取向序将主导玻璃化动力学。我们的结果表明，取向顺序反映了在玻璃化转变过程中形成的非晶秩序，而平移顺序主要是密度增加的结果。
2018-06-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Static and dynamic heterogeneities in irreversible gels and colloidal gelation
我们比较了不可逆凝胶，胶体凝胶，玻璃和自旋玻璃的慢动力学通过分析所谓的非线性动力学磁化率的行为，一个数量通常被引入到定量表征的动力学不均匀性。在玻璃中，这个量通常随着时间的推移而增长，达到最大值，然后在很长时间内减小，这是由于动态不均匀性的瞬态性质和不存在发散的静态相关长度。我们最近表明，在不可逆的凝胶的动态磁化率，而不是时间的增加函数，在自旋玻璃的情况下，并趋于渐近的平均集群大小。在分子动力学模拟的基础上，我们发现在胶态凝胶中，当团簇不是永久性的，在很低的温度和体积分数下，即当键的寿命远大于结构弛豫时间时，非线性磁化率具有与不可逆凝胶相似的行为，然后，在更高的体积分数下，通过朝向玻璃形成液体的行为的交叉。
2006-12-20 cond-mat.soft
Connecting Structural Relaxation with the Low Frequency Modes in a Hard-Sphere Colloidal Glass
用共聚焦显微镜研究了硬球胶体玻璃的结构弛豫。在长时间尺度上跟踪单个粒子的运动，以检测系统中的重排区域。我们已经用简正模分析来理解重排区域的起源。低频模式，在短时间尺度上获得的，显示出很强的空间相关性与重排发生在长时间尺度上。
2011-09-12 cond-mat.soft
Absence of Red Structural Color in Photonic Glasses, Bird Feathers and Certain Beetles
胶体玻璃、鸟类羽毛和甲虫鳞片都可以显示出散射中心之间的短程空间相关性所产生的结构色。与蛋白石等有序材料中布拉格衍射产生的结构色不同，这些光子玻璃的颜色与取向无关，这是由于它们的无序，各向同性的微结构。然而，在自然界中，具有角度无关红色的光子玻璃的例子很少，并且具有被选择以产生红色结构色的颗粒尺寸的胶体玻璃显示出弱的颜色饱和度。使用散射理论，我们表明，角度无关的红色的情况下，可以解释的倾向，个别粒子的反向散射光更强烈的蓝色。我们讨论了单个粒子的后向散射共振如何从腔状模式中产生，以及它们如何与结构共振相互作用以防止红色。最后，我们使用该模型来开发具有红色、角度无关结构色的胶体玻璃的设计规则。
2014-11-14 cond-mat.soft physics.optics
Crystallizing hard-sphere glasses by doping with active particles
结晶和玻璃化是形成固体的两种不同途径。通常这两个过程相互抑制，玻璃化转变防止在高密度（或低温）下结晶。这甚至适用于胶体硬球系统，其通常用作具有潜在应用的新型功能材料（例如光子晶体）的构建块。通过进行布朗动力学模拟的玻璃系统组成的混合物的活性和被动的硬球，我们表明，这种硬球玻璃的结晶可以显着促进掺杂少量的活性粒子的系统。令人惊讶的是，即使是填充分数高达$ϕ= 0.635$的硬球玻璃也会结晶，其在$0.5\%$附近低于$ϕ\simeq 0.64$处的无规紧密填充。我们的研究结果提出了一种新的方法来制造晶体材料（胶体）玻璃。这对于容易在玻璃态中动力学捕获的材料特别重要，并且晶体成核几乎不发生。
2014-08-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Mechanical Properties of a Model of Attractive Colloidal Solutions
本文综述了玻璃化转变的性质和窄深阱方势阱玻璃。我们的讨论是基于模式耦合理论，我们所做的玻璃预测是指由该理论预测的“理想”玻璃。我们相信，方井系统以及代表胶体粒子与吸引力的相互作用产生的接枝聚合物，或耗尽相互作用。它最近已被证明，两种类型的玻璃，一个吸引力和排斥的，预测MCT为这个模型。前者可以在相当低的密度下形成。我们大部分的注意力都集中在这个理论所预测的玻璃的机械性能上。特别地，我们计算了零频率下的弹性剪切模量和长波长极限下的纵向应力模量。两者的结果沿玻璃-液体转变曲线，并解释其有趣的行为的基本物理系统。
2000-11-03 cond-mat.soft
Viscoelasticity and Stokes-Einstein relation in repulsive and attractive colloidal glasses
我们报告的粘弹性行为的空间排斥和短程吸引力的胶体悬浮液模型的数值研究，沿着不同的路径中的吸引强度与包装分数平面。更具体地说，我们研究的行为的粘度（及其频率依赖性）接近排斥玻璃，有吸引力的玻璃和在再入区域的粘度显示出非单调的行为，增加吸引力的强度。在接近玻璃线，粘度的增加是一致的幂律发散与相同的指数和临界包装分数先前获得的密度波动的发散。模式耦合计算的基础上，我们关联的粘度的增加与特定的贡献，从不同的长度尺度。我们还通过比较同一模型的牛顿和布朗模拟，证明了结果与微观动力学无关。最后，我们评估斯托克斯-爱因斯坦关系接近两个玻璃化转变，找到一个明确的故障，这是特别强大的情况下的吸引力玻璃。
2007-05-21 cond-mat.soft
Connecting microscopic simulations with kinetically constrained models of glasses
已知动力学约束自旋模型表现出模仿玻璃形成系统的动力学行为。它们通常被理解为玻璃形成者的粗粒度模型，在一些“流动性”领域。这个“流动性”领域的身份仍然难以捉摸，由于缺乏粗粒度的程序，以获得这些模型从更微观的角度来看。在这里，我们展示了一个计划，以映射到一个动力学约束的自旋模型的二维软盘玻璃形成的动力学，提供了一个尝试，在桥接这两种方法。
2007-09-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Three Dimensional Flow of Colloidal Glasses
最近对各种软玻璃质材料进行的实验表明，任何施加的剪切流都可以在所有空间方向上同时破坏这些系统[Ovarlez \textit{et al.}（2010）]。当用第二剪切流探测时，实验系统的粘性响应由主要流化流的速率确定。受这些发现的启发，我们采用最近开发的示意性模式耦合理论[Brader \textit{et al.}（2009）]来研究胶体玻璃的三维流动，受到简单剪切和单轴压缩的组合。尽管叠加流动的具体选择存在差异，但获得的流动曲线与实验结果表现出良好的定性一致性，并恢复了观察到的幂律，该幂律描述了缩放粘度随主导速率的衰减。然后，我们继续进行更正式的分析，我们的本构方程为不同种类的“混合”流的主导主流受到较弱的扰动流。我们的研究提供了进一步的证据，Brader \textit{et al.}（2009）的理论可靠地描述了致密颗粒悬浮液的动态制动和机械流化。
2012-01-09 cond-mat.soft
Fragile-to-Strong Crossover, growing length scales, and dynamic heterogeneity in Wigner Glasses
胶体粒子是结构玻璃化转变（SGT）理论的理想实验场。在这些系统中，玻璃态行为表现为颗粒密度的增加。因此，具有不同柔软度的软胶体颗粒捕获不同的玻璃形成性质，通常在分子玻璃中观察到。通过对微米级带电胶体悬浮液的二元混合物进行布朗动力学模拟，我们发现，通过调整电势的柔软度，可以通过改变单价盐的浓度来实现，在脆弱到强大的行为之间存在连续的过渡。值得注意的是，这是在系统中发现的，其中胶体颗粒之间的良好表征的电位是各向同性的。我们还表明，随机一级跃迁（RFOT）理论的预测定量地描述了普遍的功能，如不断增长的相关长度，$ξ\sim (ϕ_K/ϕ- 1)^{-ν}$与$ν= 2/3$其中$ϕ_K$，模拟的Kauzmann温度，取决于盐浓度。正如RFOT预测所预期的那样，我们在不断增长的相关长度与弛豫时间和动态异质性的急剧增加之间建立了因果关系。在维格纳玻璃中观察到的大范围的脆性被用来与分子玻璃进行类比。脆性的大的变化被发现只有当粘度的温度依赖性检查了一大类不同的玻璃形成材料。与此形成鲜明对比的是，这在一个可以通过实验探测的单一系统中得到了生动的说明。我们的工作还表明，RFOT预测在描述整个密度范围内的动态时是准确的，而不管玻璃的脆弱性如何，这意味着描述SGT的物理学是普遍的。
2019-09-08 cond-mat.soft
Experimental identification of topological defects in 2D colloidal glass
本研究通过二维胶体玻璃实验，在振动本征空间中识别出拓扑缺陷，并发现其与振动特征和结构软点密切相关，从而实验证实了无序系统中拓扑缺陷的存在及其与动力学的复杂关联。
2025-01-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Reversibility and hysteresis of the sharp yielding transition of a colloidal glass under oscillatory shear
眼镜的机械响应仍然难以理解。最近的研究结果表明，软玻璃的振荡流变学伴随着一个尖锐的非平衡转变的微观动力学。在这里，我们同时使用X射线散射和流变学来研究在胶体玻璃的振荡剪切中观察到的从各向异性固体到各向同性液体动力学的急剧对称性变化的可逆性和滞后性[D. V. Denisov，M. T.当湾，澳-地Struth，A. Zaccone和P. Schall，Sci. Rep. 5，14359（2015）]。我们使用应变扫描与增加和减少应变振幅表明，在类比平衡过渡，这种尖锐的对称性变化是可逆的，并表现出系统的频率依赖性滞后。使用非仿射响应形式主义的非晶态固体，我们表明，这些滞后效应产生的频率相关的非仿射结构笼重排在大应变。这些结果巩固了一阶振荡剪切过渡的性质，并通过测量和理论建模量化相关的滞后效应。
2016-03-16 cond-mat.soft
Phonon Dispersion and Elastic Moduli of Two-Dimensional Disordered Colloidal Packings of Soft Particles with Frictional Interactions
采用粒子跟踪和位移协方差矩阵技术研究了由温度敏感的微凝胶粒子组成的二维胶体玻璃的声子色散关系，微凝胶粒子的尺寸允许粒子堆积分数的\textit{in situ}变化。散装，$B$，和剪切，$G$，模量的胶体玻璃提取的分散关系作为一个功能的包装分数，和变化的比率$G/B$与包装分数的定量预测摩擦软颗粒堵塞包装。此外，$G$和$B$分别同意摩擦颗粒的数值预测。这一显著的一致性水平使我们能够从单个弹性常数中提取颗粒间相互作用的能量尺度，并推导出颗粒间摩擦系数的近似估计。
2013-10-25 cond-mat.soft
Glasses of dynamically asymmetric binary colloidal mixtures: Quiescent properties and dynamics under shear
我们调查的混合效应的玻璃态的二元胶体硬球状混合物具有大尺寸的不对称性，在一个恒定的体积分数φ = 0.61。作为混合比的函数的结构、动力学和粘弹性响应反映了一种或另一种组分的笼状化之间的转变。最强的混合效果是观察到的系统中占主导地位的笼的大部分。在大球体留下的自由体积中填充大量小球体的可能性引起大球体的笼的显著变形，其变得越来越离域。这导致更快的动力学和弹性模量的大幅降低。当小球的相对体积分数超过大球的相对体积分数时，小颗粒开始形成它们自己的笼，减慢动力学并增加系统的弹性模量。大的球体成为少数，并作为杂质的顺序超出第一个邻居壳，即笼，并不直接影响粒子组织的笼水平。在这样的系统中，当施加恒定速率的剪切时，观察到玻璃的熔化，这是由于促进了与剪切诱导的结构各向异性相关的笼外扩散。
2013-03-11 cond-mat.soft
Experimental observation of the marginal glass phase in a colloidal glass
玻璃的复制理论预言，在无限维平均场极限下，物质存在两种不同的玻璃相：稳定玻璃和边缘玻璃。我们已经开发出一种技术，使用胶体玻璃来实验性地探测物质的这些相。我们避免了固有的困难，在测量玻璃的长时间的行为，而不是专注于非常短的时间动态的弹道笼过渡。我们跟踪一个单一的示踪粒子在一个缓慢致密化的玻璃和测量所产生的均方位移（MSD）。通过分析MSD，我们发现，在致密化时，我们的胶体系统会经历几种物质状态。在最低密度下，它是亚扩散液体。其次，它表现为一种稳定的玻璃，其特征是MSD中出现一个平台，其大小随着密度的增加而缩小。然而，这种收缩平台不会收缩到零，相反，在较高密度下，系统表现为边缘玻璃，其特征在于MSD朝向先前平台值的对数增长。最后，在最高的实验密度下，系统返回到稳定的玻璃相。这为3d中存在边缘玻璃提供了直接的实验证据。
2020-02-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Connecting microscopic and mesoscopic mechanics in model structural glasses
本文提出一种表征非晶态固体弹性不均匀性的新形式，通过高阶应变能展开建立微观力学与细观模型的联系，并预测材料应力响应及屈服后老化动力学。
2024-01-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
