Capillary Interactions on Fluid Interfaces: Opportunities for Directed Assembly
一个粒子放在软物质中会扭曲它的宿主并创造一个能量景观。例如，对于液晶中的颗粒、对于脂质双层上的颗粒或对于捕获在流体界面处的颗粒，这可能发生。这样的能量可以用来引导粒子组装，并对方向和结构进行显著的控制。这些说明探讨了毛细管相互作用的概念，从流体界面处的颗粒捕获开始，解决平面界面上的对相互作用，并最终与曲率毛细管迁移。特别注意相关的边值问题的解决方案，以确定相互作用的能量。实验探索这些相互作用的平面和弯曲的接口。将理论与实验进行了比较。这些相互作用为材料的定向组装提供了丰富的工具包，并且由于它们与相关系统的密切相似性，为材料科学的新探索铺平了道路。
2015-10-19 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
Inverse Design for Self Assembly via On-the-Fly Optimization
统计力学的逆方法促进了对势的发现，这种对势在零温度下稳定了各种各样的目标晶格。然而，这种方法由于需要在优化框架内将期望晶格的能量与所有可能相关的竞争结构进行比较而变得复杂，这些结构通常事先并不知道。此外，基态稳定性不能保证靶在从较高温度冷却时将容易地从流体组装。在这里，我们介绍了一种基于分子动力学模拟的优化设计策略，该策略根据组装过程中遇到的流体和晶体结构系综迭代地和系统地细化对相互作用。我们成功地应用这种概率，机器学习的方法来设计排斥，各向同性对电位组装成蜂窝状，kagome，正方形，矩形，截断正方形和截断六边形晶格。
2016-09-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamic self-assembly of charged colloidal strings and walls in simple fluid flows
胶体粒子在流体流动中可以自组装成各种有序结构，在生物医学、材料合成和密码学等领域具有潜在的应用。这些动态过程也是探索非平衡条件下自组装一般原理的基本兴趣。在这里，我们报告了一个简单的微流体实验，带电胶体粒子自组装成流动对齐的一维字符串与规则的颗粒间距附近的固体边界。利用高速共聚焦显微镜，我们系统地研究了流速，静电和粒子多分散性对观察到的弦结构的影响。通过研究稳定的流动驱动的粒子对的详细动力学，我们定量表征粒子间的相互作用。在此基础上，我们构建了一个简单的模型来解释这一有趣的非平衡自组装过程。我们的研究表明，胶体弦产生于吸引力之间的流体动力学耦合和排斥粒子之间的静电相互作用的微妙平衡。最后，我们证明，与横向电场的协助下，一个类似的机制也导致了二维胶体壁的形成。
2017-01-29 cond-mat.soft
"Water-free" computer model for fluid bilayer membranes
我们使用一个简单而有效的计算机模型来研究双层膜的物理性质。两亲性分子被建模为短的刚性三聚体与它们之间的有限范围对相互作用。对电位已被设计为模拟疏水相互作用，并允许模拟的膜没有包埋溶剂，如果膜是在真空中。我们发现，在减少的分子的面积密度的膜经历一个固体-流体相变，其中在流体相的分子可以在膜平面内扩散。通过对热波动谱的分析，提取了流体膜的表面张力和弯曲模量。在低面密度下，我们观察到膜中形成孔，分子可以通过孔从一层扩散到另一层。使用一个简单的模型，将其与自由能的面积依赖性解释的孔的外观。
2003-04-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Role of Fluid Forces and Depletion Interactions in Directing Assembly of Aqueous Gold Nanorods on Hydrophobic Surfaces
本研究通过关联原位干燥轮廓与沉积图案，揭示了流体力和耗尽相互作用在金纳米棒蒸发自组装中的作用，为纳米材料结构控制提供框架。
2024-11-07 cond-mat.soft
Large-scale dynamic assembly of metal nanostructures in plasmofluidic field
我们讨论了两个方面的等离子体纳米结构在金属流体界面的等离子体流体组装。首先，我们通过实验展示了三点和四点倏逝波激发如何导致等离子体纳米粒子在金属流体界面处的非常规组装。我们观察到，组装模式主要是由在金属流体界面的等离子体干涉图案，并进一步导致有趣的动力学效应内组装。通过三维时域有限差分模拟证实了干涉图案。其次，我们展示了各向异性的几何形状，如银纳米线，可以组装和排列在非结构化和结构化的等离子体流体领域。我们发现，通过结构化的金属膜，银纳米线可以对齐在金属流体界面与一个单一的倏逝波激发，从而突出了在流体中组装等离子体电路的前景。我们的方法的一个有趣的方面是，我们在远离激发点的位置处获得组装，从而导致纳米结构的远程组装。本文讨论的结果可能在实现用于可重构等离子体超材料的平台和用于理解等离子体干涉对流体中纳米结构组装的影响的测试台方面具有意义。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Formation of self-propelling clusters starting from randomly dispersed Brownian particles
我们提出了一个简单的化学策略，通过捕获和组装的过程中，被动胶体的表面上的化学活性胶体的自推进集群的形成。这两种胶体是各向同性的和布朗的，否则相互作用形成推进团簇。粗粒度的数值模拟的帮助下，我们表明，一个化学活性胶体可以诱导扩散电泳运动附近的化学惰性胶体对自己。这种推进和自组装可以导致形成活跃的集群。我们观察到推进二聚体，三聚体，四聚体等的形成取决于胶体的化学活性和大小。
2019-10-01 cond-mat.soft physics.bio-ph
Three dimensional hydrodynamic lattice-gas simulations of domain growth and self-assembly in binary immiscible and ternary amphiphilic fluids
我们采用三维流体力学格子气方法模拟了二元不互溶流体和三元微乳液中的相组装动力学。对于临界旋节分解，我们进行标度分析，在减少变量介绍的Jury等人。和Kendon等人。我们发现一个后期的标度指数与惯性制度一致。然而，与以前的格子气模型的Appert等人所观察到的。我们的数据不属于相同的范围内减少的长度和时间的Kendon等人。对于非临界二元旋节分解，我们观察到减少的有效指数与少数相的体积分数。然而，没有观察到n=1/3 Lifshitz-Slyzov-Wagner液滴聚结指数。添加足够数量的表面活性剂颗粒的二元不混溶流体的临界淬火产生三元双连续微乳液。我们观察到的缩放行为的变化，从代数对数增长的两亲性流体中的域的增长没有逮捕。对于微乳液的形成，其中域生长停止，我们发现拉伸指数增长法提供了最佳的拟合数据。
2001-09-25 cond-mat.soft
Controllable Capillary Assembly of Magnetic Ellipsoidal Janus Particles into Tunable Rings, Chains and Hexagonal Lattices
流体界面上的胶体组装在自下而上制备新型结构材料方面具有巨大的潜力。然而，在实现颗粒到不同结构中的可控和可调组装方面仍然存在挑战。在这里，我们报告的磁性椭球Janus粒子在流体-流体界面的毛细管组装。根据它们的倾斜角，即颗粒主轴与流体界面形成的角度，这些颗粒使界面变形并产生毛细偶极子或六极。在毛细管相互作用的驱动下，多个颗粒因此组装成链状、六方晶格状和环状结构，这可以通过施加外部磁场来主动控制。我们预测的场强相图中，各种结构是目前作为稳定状态。由于组装结构的多样性，可控性和可调性，因此，在流体界面处的磁性椭球Janus粒子可以作为新材料的通用构建块。
2020-12-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Coarsening dynamics of ternary amphiphilic fluids and the self-assembly of the gyroid and sponge mesophases: lattice-Boltzmann simulations
通过一个三维的两亲晶格玻尔兹曼模型与短程相互作用的描述三元两亲流体，我们研究了如何改变的两亲物种的存在下，一个对称的二元不混溶流体的相分离动力学。我们发现，两亲物浓度的逐渐增加减慢域的增长，最初从代数，对数时间依赖性，并在较高的浓度，从对数拉伸指数的形式。在生长停滞的拉伸指数体系中，在后期我们观察到海绵中间相和螺旋液晶立方中间相的自组装，因此证实了（a）两亲物-两亲物相互作用不需要是长程的，以便在竞争相互作用的动力学中产生周期性调制的结构，和（b）立方中间相的自组装不需要两亲物的化学特异性模型，这与文献中的权利要求相矛盾。我们还观察到由两亲物浓度单独或独立驱动的海绵和螺旋相之间的结构有序-无序过渡，由两亲物-两亲物和两亲物-二元流体耦合参数。对于生长停滞的中间相，我们还观察到在所有长度尺度的结构函数的时间振荡，大多数的波数表现出缓慢的衰减，和长期的平稳性或增长的其他。我们将这种行为归因于复杂的两亲物动力学的组合，导致马兰戈尼流。
2004-02-18 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
Dynamics and Interactions of Quincke Roller Clusters: from Orbits and Flips to Excited States
活性物质系统的特征在于将能量转化为主动运动，例如微生物的自推进。人工活性胶体形成的模型表现出更复杂的生物系统的基本特性，但适合于实验室实验。虽然大多数实验模型由球体组成，如Janus粒子，但对不同形状的活性粒子的了解较少。特别是，这种活跃的胶体“分子”之间的相互作用在很大程度上是未知的。在这里，我们研究了活跃的胶体分子的运动和它们之间的相互作用。我们专注于由外部电场供电的自组装哑铃和三聚体。对于哑铃，我们观察到一个活动依赖的行为旋转，圆周和轨道运动。此外，哑铃之间的碰撞导致四聚体和六聚体的分级自组装，它们都形成旋转激发态。另一方面，三聚体表现出一种新型的翻转运动，导致轨迹让人想起蜂窝晶格。
2021-07-16 cond-mat.soft
Self-assembly and non-equilibrium phase coexistence in a binary granular mixture
Universit\'e Paris-Saclay, CNRS, Laboratoire de Physique des Solides, 91405 Orsay, France
研究通过实验和模拟揭示了二元颗粒混合物在振动下的自组装及非平衡相共存现象，展示了其与平衡相变的相似性及非平衡效应。
2024-10-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Equilibrium adsorption and self-assembly of patchy colloids in microchannels
提出了一个新的理论来描述微通道中片状胶体的平衡吸附和自组装。吸附理论是在经典的密度泛函理论中发展起来的，吸附相和流体相采用热力学微扰理论建模。在这项工作中，我们提出，在胶体上引入补丁大大增强了温度依赖性和可逆的吸附的胶体在微通道。它示出了如何散装流体密度，补丁大小，温度和通道直径可以被操纵，以实现吸附和自组装的斑块状胶体在微通道。
2016-07-20 cond-mat.soft physics.chem-ph
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
Triboelectrically mediated self-assembly and manipulation of drops at an interface
Princeton University（普林斯顿大学）；Yale University（耶鲁大学）
本研究揭示了油-空气界面上水滴通过静电相互作用实现的自组装机制，发现油浴深度决定液滴间距，并实现了对液滴的主动与被动操控。
2024-03-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Spontaneous assembly of condensate networks during the demixing of structured fluids
本研究发现结构化流体分层时介晶会自发形成凝聚体网络，介晶先形成伸长丝状体再坍缩为凸起圆盘并最终组装成分支网络，揭示了其动力学机制，为图案调控和材料模板制备提供新思路。
2024-04-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Precise manipulation of longitudinal dynamic self-assembly of particles in the viscoelastic fluid within a straight microchannel
缺乏一种简单易行的微通道内粒子纵向动态自组装的方法是将该技术广泛应用于生物医学工程、材料科学和计算等领域的主要问题之一。本文提出了一种粘弹性诱导捕获流动颗粒的微流控系统，以提高颗粒纵向动态自组装的可操作性，并实现对颗粒间距和颗粒通过出口频率的实时控制。设计了两种功能微结构和一个侧通道，对随机分布的颗粒进行预处理，使颗粒无团聚、分布均匀，实现颗粒体积浓度的实时控制。在弹性力和粘弹性诱导的有效排斥力的平衡下，随机分布的颗粒可以聚集成一条直线，并在直微通道的中心轴上等间距分布。此外，还建立了颗粒在各功能微结构中流动的有限元分析模型。因此，这种微流控技术的进步可以为广泛的研究提供重大的推动。
2019-11-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-assembly mechanism in colloids: perspectives from Statistical Physics
受最近胶体粒子化学合成的实验结果的启发，我们在生物系统中发生的自组装过程（例如蛋白质折叠）和材料科学领域中新的令人兴奋的可能性之间进行类比。我们考虑了一个自组装过程，其基本构件是各种类型的装饰斑片状胶体，自发地驱动系统向一个独特的和预定的目标宏观结构。为此，我们讨论了一个简单的理论模型-Kern-Frenkel模型-描述了一个流体的胶体球形颗粒与一个预定义的数量和分布在其表面上的疏溶剂和亲溶剂区域。疏溶剂和亲溶剂区域分别用短程方阱势和硬球势描述。积分方程和微扰理论提出讨论的结构和结晶性质，特别强调在温度-密度平面的流体-流体（或气体-液体）的过渡的计算。该模型允许描述一个和两个有吸引力的帽子，作为覆盖的有吸引力的表面的分数的函数，从而在改变覆盖范围时在方井和硬球流体之间插值。通过与蒙特卡罗模拟的比较，我们评估的优点和缺点的积分方程和微扰理论在目前的背景下，片状胶体，其中的计算工作的数值模拟是相当苛刻的。
2012-07-24 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
Self-assembly of Dipolar Crystals from Magnetic Colloids
本研究利用Stockmayer模型和分子动力学模拟设计冷却方案，揭示了磁性胶体在不同偶极矩下通过自发转变形成FCC或BCO晶体的机制，为磁响应胶体晶体的制备提供了新见解。
2025-06-27 cond-mat.soft
Dipolar Capillary Interactions between Tilted Ellipsoidal Particles Adsorbed at Fluid-Fluid Interfaces
毛细管相互作用已经成为一种工具，用于定向组装吸附在流体-流体界面的颗粒，并在控制乳液和泡沫的机械性能中发挥作用。在本文中，继Davies等人[Advanced Materials，26，6715（2014）]对通过偶极毛细管相互作用相互作用的界面处的椭圆形颗粒的组装的研究之后，我们数值地研究了当它们的纵横比、倾斜角、键角和分离变化时吸附在流体-流体界面处的倾斜椭圆形颗粒之间的相互作用。高分辨率的表面进化模拟的椭球体粒子对接触揭示了一个亚稳态尖端尖端配置和一个稳定的侧边配置之间的能量障碍。侧-侧构型是我们研究的所有参数的全局能量最小值。晶格玻尔兹曼模拟集群的12个椭球粒子显示新颖的高度对称的花状和环状的安排。
2015-07-22 cond-mat.soft
Active assembly and non-reciprocal dynamics of elastic membranes
The Martin Fisher School of Physics, Brandeis University（布兰迪斯大学马丁·费舍尔物理学院）；Department of Physics, University of California at Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校物理系）；School of Physics, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院物理学院）；Kavli Institute of Theoretical Physics（卡弗里理论物理研究所）；Leinweber Institute for Theoretical Physics, University of Chicago（芝加哥大学莱因韦伯理论物理研究所）；James Frank Institute, University of Chicago（芝加哥大学詹姆斯·弗兰克研究所）
研究活性非热纤维在活性流体中的自组装，产生弹性膜网络，形成多尺度结构和动态过程，展示非 reciprocity 耦合诱导的全局极限环。
2025-09-04 cond-mat.soft
Plasmofluidic Single-Molecule Surface Enhanced Raman Scattering from Dynamic Assembly of Plasmonic Nanoparticles
单分子表面增强拉曼散射（SM-SERS）是等离子体纳米粒子的重要应用之一。SM-SERS灵敏度关键取决于在这种纳米颗粒附近产生的等离子体热点。在传统的液相SM-SERS实验中，等离子体热点通过纳米颗粒的化学聚集来促进。这种聚集通常是不可逆的，因此，纳米颗粒不能再分散在流体中以供进一步使用。在这里，我们展示了如何将SM-SERS与等离子体极化激元辅助的等离子体纳米粒子在非结构化金属-流体界面的可逆组装相结合。我们的方法的一个独特的特点是，我们使用一个单一的倏逝波光激发的纳米粒子组装，操纵和SM-SERS测量。此外，通过利用在金属-流体界面处的等离子体激元的双重激发，我们创建了金属纳米颗粒的相互作用组件，其可以进一步用于分散纳米结构的动态光刻。我们的工作将在实现光学寻址，等离子体流体，单分子检测平台的影响。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Do hierarchical structures assemble best via hierarchical pathways?
分层结构的天然材料具有以更简单的方式组织或混合的相同组分无法实现的功能。例如，哺乳动物的骨骼和牙齿远比它们所来源的矿物相更坚固和耐用，因为它们的成分从分子尺度到宏观尺度都有层次。制造类似功能的合成分层材料将需要了解如何在多个长度尺度上促进结构的自组装，而不会与许多可能的动力学陷阱发生冲突。在这里，我们使用计算机模拟来研究一个简单的分级结构，一个正方形晶格的重复单元是一个四聚体的自组装。虽然目标材料是分层组织的，但当其动态组装途径由单体顺序添加到单个结构中时，它的自组装最可靠。通过二聚体和四聚体中间体的分级动态途径也是可行的组装模式，但通常导致较低的产率：这些中间体具有比单体更强的倾向，以与目标结构不相容的方式缔合。此外，通过四聚体的组装导致动力学陷阱，由此材料被隔离在不能结合形成靶晶体的三聚体中。我们使用分析理论将动力学途径与自由能接近目标结构的平衡相的存在联系起来，并确定该模型中支撑最佳自组装的热力学原理：1）使目标相和最稳定的流体相之间的自由能隙为kT级，和2）确保没有其它致密相（单体或低聚物的液体或紧密堆积的固体）或不完全结构单元的流体落入该间隙内。
2012-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Reconfigurable assembly of nematic colloids commanded by photoactivated surface patterns
在综合化学过程中，固体或液体微观夹杂物的输运被提出了不同的电泳驱动机制。然而，可逆地解决流动路径、速率和局部反应物浓度的能力尚未实现。在这里，我们表明，与光敏自组装单层化学改性的基板允许直接命令的组装和运输的大型合奏的微米尺寸的颗粒和液滴分散在一个薄层的各向异性流体。我们的策略分离的粒子驱动，实现通过AC电泳，和转向，实现的弹性调制的主机的流体。夹杂物响应单独或集体模式以下任意可重构的路径通过UV/蓝色照明压印。仅仅依靠一般的材料特性，所提出的程序是通用的，足以发展的应用程序，涉及无生命的或活的材料。
2014-06-22 cond-mat.soft
Viscosity ratio across interfaces controls the stability and self-assembly of microrollers
该研究结合理论与大规模数值模拟，发现流体-流体界面两侧的粘度比可调控微滚轮的速度、运动方向及长程流体动力学相互作用，进而影响其指状不稳定性增长与自组装运动结构等集体行为。
2023-06-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Resolving Capillary Mode Transitions in Microparticles at Fluid Interfaces
University of Michigan（密歇根大学）
通过实验与理论结合，识别新的无量纲参数解释微粒在流体界面上的毛细模式转变，为界面粒子组装提供通用设计规则。
2026-05-26 cond-mat.soft
Entropic self-assembly of freely rotating polyhedral particles confined to a flat interface
利用蒙特卡罗模拟研究了硬多面体颗粒在平面界面上的自组装过程。通过限制粒子在垂直于界面的方向上的运动，同时允许它们自由旋转，粒子被钉在界面上。在这项工作中研究的六个不同的多面体形状是从一个家庭的截断立方体定义的截断参数，S，从立方体（S = 0）通过cuboctahedra（S = 0.5）八面体（S = 1）。我们的研究结果表明，形状与小值的s显示方形的行为，而形状与大值的s往往会显示更多的盘状行为。在中间值s = 0.4时，系统的相行为显示出方形和圆盘状特征。结果还比较了三维体多面体和二维圆形硬正方形的相行为。这两个比较揭示了关键的相似之处，观察到的中间相和固相的数量和顺序。这些对多面体颗粒的二维熵自组装的见解是理解颗粒在流体-流体界面处的自组装的第一步，流体-流体界面处的自组装由熵力和摩擦力的复杂相互作用驱动。
2014-11-29 cond-mat.soft
The effect of internal architecture on the assembly of soft particles at fluid interfaces
在流体界面上形成的软胶体颗粒单层膜在基础研究和应用中引起了越来越多的兴趣。然而，建立它们的内部结构之间的关系，这是控制在合成过程中，和它们的结构和机械性能的界面限制，这定义了单分子层的性能，仍然是一个难以捉摸的任务。在这里，我们提出了一个全面的研究阐明这种关系的可调结构的微凝胶系统。我们合成核-壳微凝胶，其软核可以以受控的方式化学降解，产生的颗粒范围从标准批量合成的类似物到完全去除核后的完全中空的微凝胶。我们表征这些颗粒的内部结构，它们的溶胀性能在散装和它们的形态吸附在油-水界面通过结合的数值模拟和补充实验。特别是，我们确认，中空微凝胶是机械稳定的散装含水条件下，逐步删除的核心导致显着的扁平化的微凝胶，成为盘状颗粒，在界面处。在低压缩下，单层的机械响应由松散交联聚合物的存在主导，所述松散交联聚合物在界面平面内形成围绕颗粒的电晕，而不管核的存在。相比之下，在高压缩下，不存在核使得颗粒能够在与界面正交的方向上变形。这些发现为软颗粒的结构特征决定其界面行为提供了新的思路，从而为定制材料提供了新的设计策略。
2021-03-27 cond-mat.soft
Dissipative self-assembly of colloidal suspensions
University of Delaware（特拉华大学）
研究通过磁场开闭的耗散过程使磁性胶体悬浮液自组装形成致密动态稳态相，利用聚类分析构建相图并识别六个结构特征区域。
2026-03-15 cond-mat.soft
Efficient tunable generic model for fluid bilayer membranes
我们提出了一个通用的双层膜的有效模拟模型。单个脂质由一个头珠和两个尾珠表示。通过简单的对势，这些强大的自组装流体双层状态在很宽的参数范围内，而不需要一个明确的溶剂。该模型显示了预期的大长度尺度上的弹性行为，其物理性质（如流动性或弯曲刚度）可以通过一个单一的参数进行广泛的调整。特别地，至少在$3-30 k_{\text{B}}T$内获得实验相关范围内的弯曲刚度。该模型自然适合于研究许多物理主题，包括自组装，融合，双层熔融，脂质混合物，筏和蛋白质双层相互作用。
2005-02-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colloidal supported lipid bilayers for self-assembly
胶体支撑的脂质双层（CSLBs）的使用最近已扩展到创建胶体关节，类似于它们的宏观对应物，可以灵活地连接胶体颗粒。这些新的元素使组装的结构与内部程度的灵活性，但依赖于以前不受重视的性能：同时流动性的双层，横向流动性的插入（连接器）分子和胶体稳定性。在这里，我们的特点，在CSLBs的制造中的每一个步骤，鉴于这些要求，使用共聚焦显微镜和荧光恢复后光漂白（FRAP）。具体而言，我们已经研究了不同的颗粒特性（粗糙度，表面电荷，化学成分，聚合物涂层）的质量和流动性的支持双层的影响。我们发现，脂质聚合物在双层中的插入可以影响其均匀性和流动性。我们通过将脂质聚合物或双链惰性DNA插入到双层中来提高胶体稳定性。最后，我们包括表面移动的DNA接头，并使用FRAP来表征其横向流动性在其自由扩散和键合状态。我们的工作提供了一系列的实验工具，从控制自下而上的自组装模型膜研究的应用与CSLBs。
2018-07-19 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
Self-assembly of colloidal bands driven by a periodic external field
我们研究了周期性外场驱动下胶体粒子带的形成。使用布朗动力学，我们确定的带宽上的粒子相互作用的强度和强度和周期性的字段的依赖。我们还研究了开关（场）动力学和弛豫时间作为系统参数的函数。利用流体的简单动态密度泛函理论分析了观测到的标度关系。
2015-07-24 cond-mat.soft
Self-Assembly of Patchy Particles into Polymer Chains: A Parameter-Free Comparison between Wertheim Theory and Monte Carlo Simulation
我们数值研究了由具有硬核排斥力的颗粒组成的简单流体，并在颗粒极点处补充了两个短程吸引（粘性）点，这为线性链的平衡聚合提供了一个简单的模型。该模型的简单性允许密切的比较，没有拟合参数，模拟和理论预测之间的基础上的Wertheim微扰理论，一个独特的框架分析预测的性质的自组装粒子系统的分子参数和液体状态的关联函数。这个理论还没有受到严格的测试，对模拟数据的顺序跨越聚合过渡。我们用数值方法确定了这种基本形式的自组装的许多热力学性质（每个粒子的能量、处于缔合状态的粒子的序参量或平均分数、平均链长、链长分布、链的平均端到端距离和静态结构因子），并发现Wertheim理论的预测与模拟结果非常吻合。
2007-01-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The role of elastic instability on the self-assembly of particle chains in simple shear flow
本文利用定制锥板剪切单元调节剪切速率，揭示黏弹性流体的弹性不稳定性起始会增强颗粒成链，而长时间恒定剪切会使颗粒链断裂并伴随流体弹性组分衰减。
2023-12-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-Assembly of Colloidal Superstructures in Coherently Fluctuating Fields
从微观的流体团簇到宏观的液滴，流体的结构由范德华力控制，范德华力是一种作用在可极化物体之间的力。在这封信中，我们推导出一个一般的理论，描述了非平衡对应的范德华力，出现在空间相干波动的电磁场。我们描述了一个新的和复杂的层次结构的自组织形态在磁性和介电胶体系统的形成。在这些形态中最引人注目的是偶极泡沫-胶体超结构，其对抗重力膨胀并对所施加的场显示出高灵敏度。我们讨论了许多体力的主导地位，并推导出状态方程的相干范德华力形成的材料。我们的理论被应用到最近的实验中的顺磁性胶体系统和一个新的实验，建议测试的理论。
2013-12-09 cond-mat.soft
Capillary Assembly of Colloids: Interactions on Planar and Curved Interfaces
在定向组装中，小型建筑时钟在引导场的影响下组装成有组织的结构。毛细管相互作用为结构形成提供了一种通用的途径。吸附在流体界面上的胶体使界面变形，从而产生相关的能量场。当相邻的变形重叠时，胶体相互作用以使界面面积最小化。接触线钉扎、颗粒形状和表面化学在结构形成中发挥重要作用。界面曲率的作用就像一个外部场;粒子迁移和组装的模式所决定的曲率梯度。我们回顾基本分析和最近的研究结果，在这个迅速发展的文献。了解装配的作用对于调整结构的机械、物理和光学特性至关重要。
2017-10-15 cond-mat.soft
Painting with bacteria: Smart templated self assembly using motile bacteria
对“活性粒子”游动速度的外部控制可用于在微米至毫米尺度上就地自组装设计结构。我们证明了这种可重构的模板活性自组装在流体环境中使用光动力菌株的大肠杆菌。控制图案的锐度和形成速度的物理学和生物学研究使用定制的快速响应菌株。
2017-10-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
Direct Assembly of Magnetic Janus Particles at a Droplet Interface
纳米粒子在流体-流体界面的自组装是自下而上制备功能材料的一条很有前途的途径。然而，将粒子引导和控制到高度可调和可预测的结构中--虽然至关重要--却是一项挑战。我们提出了一种液体界面辅助的方法来制备纳米结构与可调性能。为了证明其可行性，我们研究磁性Janus粒子吸附在一个球形液滴放置在基板上的接口。当外部磁场打开时，单个粒子移动到其相对于液滴中心的位置矢量平行于所施加的场的方向的位置。多个磁性Janus粒子排列成可重构的六边形晶格结构，并且可以通过简单地改变磁场方向而被引导以在液滴界面上的期望位置处组装。我们开发了一个界面能模型来解释我们的观察，发现很好的协议。最后，我们证明了外部磁场允许\revisedtext{one}调整液滴蒸发时获得的颗粒沉积图案。我们的研究结果对在纳米器件、有机电子或先进的显示、印刷和涂层应用中使用的基底上制造各种纳米结构具有影响。
2019-01-17 cond-mat.soft
Numerical Investigation of Evaporation Induced Self-Assembly of Sub-Micron Particles Suspended in Water
对悬浮在水膜中的亚微米颗粒的自组装进行了数值研究。允许液体介质蒸发，仅留下亚微米颗粒。采用CFD-DEM耦合方法模拟流固耦合。考虑了颗粒与流体之间以及颗粒之间的动量交换和热量传递。采用历史相关接触模型计算亚微米颗粒间的接触力。使用开源软件包CFDEM进行模拟，该软件包基本上由另外两个开源软件包OpenFOAM和LIGGstrom组成。OpenFOAM是CFD相关问题的广泛使用的求解器。本文采用LAMMPS的改进型LIGGERMAN对颗粒材料进行离散元模拟。从配位数分布和径向分布函数（RDF）的角度讨论了亚微米粒子的最终堆积结构。最终的堆积结构表明，随着水的蒸发，颗粒形成团簇并呈现出一定的图案。
2016-01-18 cond-mat.soft physics.comp-ph
Interplay between self-assembly and phase separation in a polymer-complex model
提出一种结合统计缔合流体理论与两态描述的理论模型，揭示了聚合物链组装成复合物与相分离竞争时的丰富相行为，并阐明其相图与下临界溶解温度相图的定性差异。
2023-11-10 cond-mat.soft
Reversible Electron-Beam Patterning of Colloidal Nanoparticles at Fluid Interfaces
针对小尺寸胶体纳米颗粒外场自组装效果差、电子束组装可控性弱的问题，研究了离子液体液滴界面二氧化硅纳米颗粒的电子束作用机制，通过调电压实现可逆图案化，为纳米胶体操控提供新策略。
2024-09-12 cond-mat.soft
Asymmetric Assembly of Lennard-Jones Janus Dimers
Janus（或“补丁”）粒子的自组装依赖于相邻粒子之间的精确相互作用。在这里，两个两亲性的Janus球内的二聚体在一个明确的流体的取向进行了研究与高几何分辨率。分子动力学模拟和第一原理能量计算与硬球和软球Lennard-Jones势，温度和疏水性是不同的。最可能的中心-中心-极角在40°至55°的范围内，由于取向熵，没有观察到极-极对准。由于溶剂排斥，接近90°的角度在能量上是不利的，并且我们意外地发现，球体之间的相对方位角受到溶剂排序的影响。
2021-06-22 cond-mat.soft
Computer Assembly of Cluster-Forming Amphiphilic Dendrimers
最近的理论研究预测了一种新的软物质粒子的成簇机制，这种粒子通过某种纯粹的排斥性、有界势相互作用。在足够高的密度下，在流体中形成重叠颗粒的簇，其在进一步压缩时结晶成具有与密度无关的晶格常数的立方晶格。在这项工作中，我们表明，两亲性树枝状聚合物是合适的胶体实验实现这一现象。因此，我们为合成这样的大分子铺平了道路，这些大分子构成了一类具有不寻常特性的新型材料的基础。
2007-08-31 cond-mat.soft
Breaking the Brownian Barrier: Models and Manifestations of Molecular Diffusion in Complex Fluids
本文针对爱因斯坦布朗运动模型在复杂流体分子自扩散中的局限，提出用非局域扩散方程扩展模型以纳入非高斯与非马尔可夫效应，并通过准弹性中子散射和MD模拟验证其适用性。
2024-09-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bodies in an Interacting Active Fluid: Far-Field Influence of a Single Body and Interaction Between Two Bodies
由于活性粒子打破了时间反演对称性，即使没有外部驱动，活性流体也可以维持电流。我们表明，当被动体被放置在成对相互作用的活性粒子的流体中时，它会产生长程电流，对应于密度和压力梯度。通过使用多极展开和远场本构关系，我们表明，所有三个的领导阶行为对应于源偶极子。然后，当两个或更多实体放置在活动流体中时，实体之间会发生一般的远程交互作用。我们发现这些是从其他流体介导的相互作用，如流体动力学或热卡西米尔定性不同。相互作用可以通过在单独的实验中测量一些单体性质来预测。此外，它们是各向异性的，不满足作用-反应原理。这些结果扩展了以前关于非相互作用活性粒子的结果。我们的框架可能指向一条通往自我组装的道路。
2020-02-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Influence of Fluctuating Membranes on Self-Assembly of Patchy Colloids
一个粗粒度的计算模型被用来研究流体膜上的补丁粒子组装成生物相关的结构，由病毒核心和网格蛋白的动机的效果。对于核心，我们证明了一个非单调依赖的促进组装膜刚度。如果膜是显著可变形的，则核被芽包封，尽管这种效应对于非常柔性的膜被抑制。在变形较小的制度，我们没有观察到显着的增强核心，即使是强粘附表面。对于clarthrin样颗粒，我们再次观察到芽的形成，其形态取决于膜的灵活性。
2012-09-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Assembly of particle strings via isotropic potentials
在没有定向粒子间键合相互作用或外部扰动的情况下，将球形胶体颗粒组装成扩展结构，包括线性串，可以促进新功能材料的设计。在这里，我们使用逆向设计的方法来发现各向同性的对电位，促进形成的单链，多分散串的胶体“colloidomers”，以及特定尺寸的，紧凑的胶体簇。基于设计的潜力，一个简单的模型对相互作用与短程吸引和长程排斥提出了稳定的各种不同的粒子形态，包括（i）分散的单体流体，（ii）遍历短粒子链以及多孔网络的串，（iii）紧凑的集群，（iv）厚的圆柱形结构，包括三螺旋Bernal螺旋。
2019-01-15 cond-mat.soft
Structural diversity and the role of particle shape and dense fluid behavior in assemblies of hard polyhedra
物质的一个基本特征是它在正确的热力学条件下形成有序结构的能力。从材料的基本属性预测这些结构及其性质是材料科学的圣杯。在这里，我们研究了145个硬凸多面体的自组装，其热力学行为完全源于它们的各向异性形状。我们的研究结果扩展了以前的熵驱动结晶的工作，表现出显着高的自组装倾向和前所未有的结构多样性，包括一些最复杂的结晶相尚未在非原子系统中观察到。除了22布拉维和非布拉维晶体，我们报告66塑料晶体（布拉维和拓扑密堆积），21液晶（结晶，近晶和柱状），和44玻璃。我们表明，从简单的措施，在无序流体中的颗粒形状和局部秩序，有序结构的类可以预测。
2012-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-assembly of the gyroid cubic mesophase: lattice-Boltzmann simulations
我们提出了第一次使用玻尔兹曼传输方法的螺旋立方中间相的自组装动力学模拟。该模型不包含宏观参数，三维流体力学是从微观守恒定律中突现出来的。自组装产生于局部粒子间的相互作用，在一个初始均匀的，相分离的二元流体与分散的两亲物。该混合物在离散时间内根据晶格上的一组耦合Boltzmann-BGK方程的动力学演化。我们在自组装过程中观察到一个短暂的微乳液相，结构功能峰和直接空间成像明确地确定在以后的时间螺旋体。对于较大的晶格，高度有序的子域被晶界分开。向有序的平衡结构的弛豫是非常缓慢的扩散和微乳液组装的瞬态相比，结构功能振荡的时间，由于结合的马兰戈尼效应和长时间尺度的缺陷动力学。
2004-02-18 cond-mat.soft
Elastocapillary driven assembly of particles at free-standing smectic-A films
复杂流体界面和膜内的胶体颗粒通过相互作用组装形成具有高度对称性的有序结构，所述相互作用包括毛细作用、弹性和其他场如静电荷。在这里，我们研究独立的近晶A膜内的微粒相互作用，其中所产生的弹性从导演场变形和毛细管相互作用所产生的界面变形竞争，直接组装的能动颗粒。新的胶体组装和图案，从一维链到二维聚集体，敏感的初始润湿条件的颗粒在近晶膜，报道。这项工作铺平了道路，利用液晶界面作为一种手段，直接自发形成的，可重构的，和光学活性材料。
2018-01-23 cond-mat.soft
