Local influence of boundary conditions on a confined supercooled colloidal liquid
我们研究受限的胶体悬浮液作为一个模型系统，它近似的行为受限的小分子玻璃形成。当被限制在平行玻璃板之间时，致密的胶体悬浮液变得更加玻璃化。我们使用共聚焦显微镜来研究受限胶体颗粒的运动。特别是，我们研究的影响颗粒粘在玻璃板上附近的自由粒子。限制似乎是主要的影响，减缓自由粒子的运动，并接近卡住的粒子导致二次减少的自由粒子的流动性。总的来说，颗粒迁移率在样品室的宽度上是相当恒定的，但是边界条件的强烈不对称性导致颗粒迁移率的轻微梯度。
2010-06-30 cond-mat.soft
Microstructure of the near-wall layer of filtration-induced colloidal assembly
本文介绍了一种实验研究的胶体悬浮液过滤微流控装置。微米级胶体的悬浮液在固定的压降下流过平行的狭缝状孔隙。在孔隙入口处系统地观察到堵塞物和饼状物，用于可变的施加压降和离子强度。基于对靠近器件壁的胶体层的图像分析，进行了全局和局部研究以详细分析近壁层的微观结构。而这一层的全球孔隙度似乎不受离子强度和施加的压降的影响，当地的研究表明，一些异质性：堵塞物在孔隙附近比远处更多孔。使用径向分布函数的中程秩序的分析表明，在高离子强度稍微更有组织的状态。这是通过使用二维连续小波分解的局部分析证实的：对于低离子强度，胶体晶体的典型尺寸较大，并且随着与孔的距离而增加。我们把这些结果放在一起，在相图中涉及胶体胶体排斥相互作用和流体速度。
2020-09-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Phase transitions in nanoconfined binary mixtures of highly oriented colloidal rods
我们分析了一个二元混合物的胶体平行硬圆柱形颗粒具有相同的直径，但不同的长度$L_1$和$L_2$，与$s=L_2/L_1=3$，局限于两个平行的硬壁在一个平面的狭缝孔的几何形状，使用一个基本的-测量密度泛函理论。该模型提出了一阶和二阶N-S体转变和S-S分层的近晶（N）相和两种类型的近晶（S）相，以及在单个硬壁处的表面行为，该表面行为包括由无限数量的表面诱导分层（SIL）转变介导（或不介导）的S相的完全润湿。本文研究了约束对该模型胶体流体混合物的影响。由于三个相关长度尺度之间的竞争，限制导致相图中的深刻变化：孔宽度$h$、近晶周期$d$和长度比$s$。四个主要影响被确定：（i）二阶体N-S跃迁被抑制。(ii)分层转变受到微弱的影响，在$μ_1-μ_2$（化学势）平面上有小的位移。(iii)在某些情况下，发生在两个封闭的单组分流体中的封闭诱导分层（CIL）转变与分层转变合并。(iv)表面诱导分层（SIL）过渡发生在一个单一的表面作为共存条件的做法也转移在封闭的流体。通过完整的$μ_1-μ_2$和$p-\bar{x}$（压力-平均孔隙组成）相图，对特定孔径值的孔径趋势进行了分析。这项工作，这是第一个解决约束下的液晶混合物的行为，可能是相关的第一步，以了解自组装性能的金属纳米粒子的混合物在外部领域的限制几何形状。
2010-05-03 cond-mat.soft
Capillary and winding transitions in a confined cholesteric liquid crystal
本文考虑了一个平面胞腔（狭缝孔）中手性粒子的Lebwohl-Lasher模型，在不同的边界条件下，用平均场论求解。研究了该体系的相行为随温度和孔宽的变化规律。观察到两种现象：（i）各向同性-弯曲过渡，其表现出相对于孔宽度的振荡结构，和（ii）由弯曲节距和孔宽度之间的弯曲效应引起的无限组的弯曲过渡。后者的过渡已被预测和分析的其他作者胆固醇局限在一个固定的孔和受外部场促进单轴相变;在这里，我们诱导绕组过渡仅从几何形状通过改变孔的宽度在零外部场（最近在原子力显微镜实验探索的设置）。与以往的研究结果相比，我们得到了温度-孔宽平面上的相图，包括各向同性相变、弯曲相变以及它们之间的复杂关系。特别地，缠绕过渡的结构通过三相点终止于毛细管各向同性-胆甾相过渡，其中受限的各向同性相与具有不同螺旋指数的两种胆甾相共存。对于对称和非对称单稳态平板锚定，相图定性相似。
2015-07-23 cond-mat.soft
Phase Behavior in Thin Films of Confined Colloid-Polymer Mixtures
利用自洽场和密度泛函理论，我们首次研究了聚合物接枝的两个软表面之间的胶体/聚合物膜的胶体自组装。随着胶体浓度的增加，薄膜在平面上经历了一系列从无序液态$\to$稀疏方形$\to$六方（或混合方形-六方）$\to$密集方形$\to$圆柱结构的转变，这是聚合物刷的熵弹性与胶体颗粒的空间堆积效应之间的竞争所致.相图显示了不同的层内有序结构的稳定区域，作为胶体浓度的变化和分层过渡的聚合物接枝密度降低。我们的研究结果显示了一种新的控制机制，以稳定有序的薄膜内的结构。
2006-10-21 cond-mat.soft
Colloid-Colloid Interactions Impact Network Morphology of Confined Colloidal Drying Patterns
Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）；Warsaw University of Technology（华沙理工大学）
该研究探究受限胶体干燥图案的网络形态，通过改变盐浓度调控胶体相互作用，发现其遵循默里定律，盐浓度会影响网络拓扑结构。
2026-10-14 cond-mat.soft
Solute dispersion boosts the phoretic removal of colloids from dead-end pores
Yale University（耶鲁大学）
研究探讨了溶质分散对死端孔隙中胶体非平衡迁移的影响，发现溶质前沿的扩散增强了胶体去除，尽管局部梯度减弱，但整体迁移效率提高。
2025-10-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Anomalous interactions in confined charge-stabilized colloid
分散在1：1弱电解质中的电荷稳定的胶体球应该彼此排斥。因此，实验证据的异常远程类荷吸引力诱导几何约束激发了一个爆发的活动。这在很大程度上已经平息，因为人们对实验的可靠性和解释一直存在疑虑。我们描述了一个新的类的自洽胶体相互作用的测量，确认由一个或两个边界墙限制的胶体球之间的成对吸引力的外观。除了支持先前关于这种尚未解释的效应的说法外，这些测量还为其机制提供了新的解释。
2004-04-13 cond-mat.soft
Velocity oscillations in confined channel flows of concentrated colloidal suspensions
利用快速共聚焦显微镜，在单粒子水平上研究了玻璃微通道中浓胶体的压力驱动流动。对于通道与颗粒尺寸比$a/\bar{D} \lesssim 30$，悬浮颗粒的流速显示波动。对于更高的约束（$a/\bar{D} \simeq 20$），这些转变成规则振荡。我们提出的证据链接这些振荡与溶剂和颗粒（渗透）的相对流量和剪切增稠的约束效果。
2008-06-27 cond-mat.soft
Hydrodynamic approximations for driven dense colloidal mixtures in narrow pores
本文研究窄孔中驱动致密胶体混合物，利用平均场近似计算扩散系数与迁移率并求解非线性扩散方程，发现“巴西果”效应普遍存在，可实现按尺寸分选及完美分离。
2025-08-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Behavior of Cyclohexane Confined in Slit Carbon Nanopore
众所周知，将液体限制在孔隙中会强烈改变液体的行为。禁闭效应的研究对于许多科学和技术应用都是非常重要的。在这里，我们对限制在碳缝孔中的环己烷的行为进行了分子动力学研究。研究了环己烷分子的局域结构和取向有序。结果表明，随着孔宽的减小，体系发生冻结，纳米约束环烯的冻结温度高于体相环烯。
2015-08-17 cond-mat.soft
Onset of anomalous diffusion in colloids confined to quasi-monolayers
最近的研究表明，胶体单层，例如，在流体界面处或通过合适的限制电势形成的，表现出反常的集体扩散。这是当颗粒被限制为驻留在二维（2D）流形上时由三维（3D）环境流体介导的流体动力学相互作用的结果。我们研究理论和数值模拟的交叉从正常到异常扩散的粒子是，在真实的系统中，由3D的外部潜力，从而有可能波动出的2D流形，从而实际上形成一个准单层。
2017-02-09 cond-mat.soft
Macroscopic rotation of active colloids in a colloid-polymer mixture confined inside a spherical cavity
从研究通过分子动力学模拟，我们报告的结果，在活性胶体和被动聚合物的混合物，被限制在一个球形容器内的排斥边界的结构和动力学。这样的系统在生物聚合物的背景中模拟细菌的存在。在完全被动的情况下，所有的相互作用都是以这样一种方式选择的，即在富胶体和富聚合物相之间的平衡共存。在大部分研究中，所选择的成分会产生Janus结构;球体的一侧被胶体占据，其余部分被聚合物占据。这种部分潮湿的情况几乎模仿了完全被动场景中的中性墙。在向胶体引入速度对齐活动之后，富含聚合物的域的形状改变为椭圆体的形状，围绕其长轴，富含胶体的域获得宏观角动量。在稳定状态下，该轴的方向通过扩散而演变，这意味着被动域也被主动粒子设置为运动。
2021-12-01 cond-mat.soft
Depinning and heterogeneous dynamics of colloidal crystal layers under shear flow
使用布朗动力学（BD）模拟和分析方法，我们调查的剪切诱导，非平衡动力学的致密胶体悬浮液局限于一个狭窄的狭缝孔。聚焦于其中胶体排列在具有固体状面内结构的定义明确的层中的情况，受限膜显示复杂的非线性行为，例如集体脱钉和通过密度激发的局部输运。这些现象让人联想到在周期性衬底电位上驱动的胶体单层。为了加深这种联系，我们提出了一个有效的模型，该模型将剪切驱动的胶体层的动力学映射到单个粒子在有效衬底电位上的运动。该模型允许估计的临界剪切速率的脱钉过渡的平衡配置的基础上，揭示了重要的参数，如狭缝孔的宽度和相互作用强度的影响。然后，我们转向非均相系统，其中一层小胶体相对于底层大颗粒被剪切。对于这些无公度的系统，我们发现，粒子输运是由密度激发类似于所谓的“扭结”解决方案的Frenkel-Kontorova（FK）模型。然而，与FK模型相反，相应的“反扭结”并不移动。
2016-11-08 cond-mat.soft
On the correlation lengths of confined spheres in a cylindrical pore
Universidad de Extremadura（埃斯特雷马杜拉大学）
研究硬球在准一维圆柱孔道中的结构相关性，利用径向分布函数的拉普拉斯空间公式确定相关长度和振荡频率，发现全局RDF不总是反映最长的横向相关。
2026-06-07 cond-mat.soft
Critical behavior of a colloid-polymer mixture confined between walls
我们研究了限制对胶体-聚合物混合物相分离的影响。为了描述颗粒相互作用，使用Asakura和Oosawa的胶体-聚合物模型[J. Chem. Phys. 22，1255（1954）]。巨正则蒙特卡罗模拟，然后施加到这个模型之间的两个平行的硬壁，分开的距离D=5胶体直径。我们专注于相分离的临界状态，并寻找从三维（3D）伊辛到二维（2D）伊辛普适性的交叉迹象。为了提取临界行为，使用有限尺寸标度技术，包括Kim等人最近提出的算法[Phys.Rev.Lett. 91，065701（2003）]。我们的研究结果指出，有效的临界指数，从三维伊辛值有很大的不同，已经非常接近2D伊辛值。特别是，我们观察到的临界指数β的序参量在密闭系统是小于在3D散装，产生一个平坦的双结点。我们的研究结果还表明，在封闭系统中的临界胶体包装分数相对于散装的增加。后者似乎与理论预期一致，尽管不能排除共存直径的临界行为中由于奇异性而引起的微妙之处。
2006-02-15 cond-mat.soft
Homogeneous Alignment of Liquid Crystalline Dendrimers Confined in a Slit-Pore: Computational Simulation Study
在这项工作中，我们提出的结果从NPT（等压等温）蒙特卡罗模拟研究液晶树枝状大分子（LCDr）系统限制在一个狭缝孔由两个平行的平面壁。我们研究了在均匀（单向）锚定条件下，不同热力学状态点的体系的衬底诱导构象和排列性质。从我们以前的工作中已经使用了易处理的粗粒度力场来模拟单体-单体和单体-基底相互作用势。在这种锚定条件下，在较低的压力下，几乎所有的单体都锚定到基底上，并且介晶与取向方向完美地取向。随着压力的增加，这种对准并不均匀地传递到体区域，相反，它随着从表面到体区域的距离而衰减。由于这个原因，整体的取向序参量随压力（密度）的增加而减小。在上下壁附近（2-3介晶直径），介晶单元形成近晶A型结构，其层被球形珠层隔开。在该区域中，单个LCD具有杆状形状。
2015-11-05 cond-mat.soft
Inhomogeneous Diffusion in Confined Colloidal Suspensions
本研究通过共聚焦显微镜实验与计算机模拟，定量分析了粗糙壁受限胶体悬浮液的动力学性质，揭示了非均匀扩散等受限印记并探究了表面粗糙度的影响，推进了对受限流体动力学的理解。
2025-04-29 cond-mat.soft
Self-assembly of Colloids with Competing Interactions Confined in Spheres
本文利用分子动力学模拟研究球形限制下短程吸引、长程排斥胶体的自组装，揭示多种有序结构及小球体促进穿孔结构形成的能量—壁弯曲机制。
2023-12-11 cond-mat.soft
Modeling the Behavior of Confined Colloidal Particles Under Shear Flow
The University of Western Ontario（韦仕兰大学）；University of Waterloo（滑铁卢大学）
该研究采用结合晶格玻尔兹曼流体的分子动力学模拟，探究受限胶体在剪切流中的准二维有序化行为，给出相图并证实层间颗粒交换对进入无序相的必要性。
2014-09-17 cond-mat.soft
Structure of liquid and glassy methanol confined in cylindrical pores
我们提出了一个中子散射分析的密度和静态结构因子的约束甲醇在不同温度下。在孔径D=24埃和D=35埃的MCM-41硅酸盐的圆柱形孔中进行限制。受限甲醇在低温下的热膨胀率的变化是玻璃化转变的标志，对于最小的孔，玻璃化转变发生在较高的温度下。这是表面引起的流体动力学减慢的证据。结构因子呈现出系统的演变与孔径，这已被分析的排除体积效应和流体基质的互相关。相反的情况下，范德瓦尔斯流体，它表明，更强的流体基质相关性必须调用最有可能与H-键合的甲醇和硅酸盐表面的字符。
2004-03-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Molecular Dynamics simulation of evaporation processes of fluid bridges confined in slit-like pore
一个简单的流体，通过Lennard-Jones势相互作用的点状粒子所描述的，被认为是下限制在两个壁之间的狭缝几何形状在距离Lz的汽液共存曲线内的密度。平衡则需要两壁之间的液体“桥”和剩余孔隙体积中的蒸汽共存。我们研究这种平衡的几个选择的壁-流体相互作用（对应于整个范围从完全润湿到完全干燥，宏观厚膜），并考虑在这样的系统中的状态变化的动力学。特别是，我们研究如何建立这种平衡的扩散过程中，当液体被插入到一个最初空的毛细管（部分或完全蒸发到真空），或当可用的气相体积增加。我们比较了描述这些过程的速率在这样的非均匀系统中的扩散常数在相应的散装液体和蒸汽相的扩散常数。
2009-01-23 cond-mat.soft
Water confined in nanopores: spontaneous formation of microcavities
分子动力学模拟的水被限制在纳米尺寸，疏水性通道显示，水形成局部空腔的孔径~ 2.0 nm。腔体呈现非球形形状，并且优选地邻近限制壁放置，从而引起液体暴露表面的特殊形式。局部空化的制度似乎与蒸汽层的形成相关，如Lum-Chandler-Weeks理论所预测的，这意味着孔隙的部分填充。
2007-05-16 cond-mat.soft
Tagged-particle motion in quasi-confined colloidal hard-sphere liquids
利用周期性边界条件，研究了强相互作用准封闭液体中示踪粒子的运动。在模式耦合理论的玻璃化转变（MCT），我们计算的自非遍历性参数和自中间散射函数，并比较它们与事件驱动的分子动力学模拟。我们观察到非单调行为的平面内均方位移和进一步的关联函数，它涉及更高的模式索引编码的垂直运动的信息。面内速度自相关函数揭示了持续的反相关与负的代数幂律衰减$t^{-2}$在所有的包装分数。
2021-09-12 cond-mat.soft
Structure of Water at Hydrophilic and Hydrophobic Interfaces: Raman Spectroscopy of Water Confined in Periodic Mesoporous (Organo)Silicas
利用拉曼振动光谱研究了亲水性介孔硅（MCM-41）和疏水性苯桥联周期性介孔硅（PMO）中水分子结构的温度依赖性。对于毛细填充的孔（75%相对湿度，RH），OH-拉伸区域由位于孔的核心部分中的液态水的贡献主导。它采用块状结构，受到限制和表面疏水性的适度破坏。对于部分填充的孔隙（33%RH），不可冻结吸附膜的结构与毛细填充孔隙中发现的结构完全不同。第一个显著特征是即使在低温（-120 {\textdegree} C）下也不存在低密度无定形冰的拉曼光谱指纹。其次，额外的频带揭示水羟基基团指向不同的水/固体和水/蒸汽界面。对于MCM-41，它们对应于水分子作为与二氧化硅的弱H-键供体，并且悬挂羟基朝向孔的空中心取向。对于苯桥PMO，我们发现了一个额外的类型的悬挂羟基，我们归因于水在疏水固体界面。
2022-01-31 cond-mat.soft
Phase behavior and structure of model colloid-polymer mixtures confined between two parallel planar walls
利用Gibbs系综蒙特卡罗模拟和密度泛函理论研究了两平行板间非均匀胶体-聚合物混合物中的流体-流体分层相变，其中两平行板间的胶体间距为1 ~ 10个，涵盖了从准二维到类体行为的整个范围.我们使用Asakura-Oosawa-Vrij模型，其中胶体-胶体和胶体-聚合物相互作用是硬球，而聚合物之间的对电位消失。两种不同类型的限制被认为是由一对平行的墙壁，即通过两个硬墙或通过两个半渗透的墙壁排斥胶体，但允许聚合物自由渗透。对于硬（半渗透性）的墙壁，我们发现，毛细管双结转移到更高（更低）的聚合物逸度和更低（更高）的胶体逸度相比，散装双结，这意味着毛细管冷凝（蒸发）的胶体液相中的狭缝。一个宏观的治疗是由一个新的对称开尔文方程一般的二元混合物，基于在毛细共存和参考散装共存的状态点的化学势接近。毛细管双结点的结果与由Evans和Marini Bettolo Marconi [J. Chem. Phys. 86，7138（1987）]的经典版本的开尔文方程得到的结果比较好，并且即使在小的壁分离处，在远离流体-流体临界点时也是定量准确的。对于硬墙的密度分布的聚合物和胶体内的狭缝显示振荡由于所有状态点的包装效果。对于半透水的墙壁，无论是类似的结构或平面配置文件被发现，这取决于所考虑的状态点。
2006-03-28 cond-mat.soft
Local pressure of confined fluids inside nanoslit pores -- A density functional theory prediction
在这项工作中，在密度泛函理论的框架内预测的纳米缝孔内的流体的局部压力。利用统计力学的密度泛函理论中的欧拉-拉格朗日方程，得到力平衡方程，从而得到预测压力张量局部法向分量的一般方程。我们的方法产生了一个一般方程预测的正常压力的封闭流体，它满足确切的体热力学方程时，孔隙宽度接近无穷大。作为两个基本的例子，我们报告的解决方案的硬球（HS）和Lennard-Jones（LJ）流体之间的两个平行的无结构的硬壁限制的一般方程。为此，我们使用修改的基本测量理论（mFMT），以获得正常的硬球约束流体的压力和mFMT结合Rosenfeld微扰DFT的LJ流体。不同的变量，包括孔隙宽度，体积密度和温度的正常压力的行为的影响进行了研究和报告。计算结果表明，在HS和LJ两种情况下，受限流体法向压力都具有振荡特性，振荡次数随体积密度和温度的增加而增加。在温度和体积密度恒定的情况下，随着孔宽的增加，振荡也变得宽而平滑。与HS约束流体相比，LJ约束流体的法向压力值及其在距壁面所有距离处的振荡都不那么严重。
2013-07-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bi-axial shear of confined colloidal suspensions: the structure and rheology of the vorticity-aligned string phase
利用一种新型的双轴共焦流变仪，我们研究了约束条件下剪切胶体悬浮液的结构和流变性。与以前的工作一致[X. Cheng \textit{et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.}，2011，109，63]，我们在单轴剪切下在中等浓度的胶体悬浮液中观察到涡旋对齐的弦相。使用双轴剪切协议，我们直接操纵的字符串结构的方向和形态。同时，我们使用双轴力测量装置测量了沿流动和涡度方向的悬浮液流变学。我们的研究结果表明，尽管高度各向异性的微观结构，悬浮液粘度保持各向同性和恒定的剪切速率探索。这些结果表明，流体动力学的贡献占主导地位的悬浮液响应。此外，他们强调双轴共焦流变仪的能力，阐明复杂流体的微观结构和流变学之间的关系。
2013-05-31 cond-mat.soft
Shear-induced laning transition in a confined colloidal film
使用布朗动力学（BD）模拟，我们研究了一个密集的带电胶体系统暴露于剪切流在一个封闭的（缝孔）的几何形状。在零流量的平衡系统由三个，明显的层与方形晶体平面内结构。我们证明，足够大的剪切速率，中间层分离成两个子层的颗粒组织成移动车道与相反的速度。这种微巷道状态的形成导致所施加的剪切轮廓的破坏。它不仅对系统的结构有很强的影响，而且对通过应力张量测量的流变性也有很强的影响。在较高的剪切速率下，我们观察到一个无序的状态，最后再结晶的双层膜的行为让人想起。我们期望剪切诱导的拉向是具有三层或更多层的薄膜的一般特征。
2017-01-19 cond-mat.soft
Polymer chains in confined spaces and flow-injection problems: some remarks
我们重新审视的经典问题的行为的一个孤立的线性聚合物链在有限的空间，介绍了两种不同的限制制度（{ \it弱}和{ \it强}限制制度，分别）之间的区别。然后，我们讨论了最近的一些实验结果有关的分区个别聚合物到蛋白质孔。我们还将我们的研究推广到支化聚合物的情况下，并研究这些对象到纳米级孔，其中强约束制度起着重要作用的流动注射性能。
2005-06-30 cond-mat.soft
Hydrodynamic boundary effects on thermophoresis of confined colloids
研究了在垂直于壁面的温度梯度中运动的粒子的流体动力学慢化。在远小于颗粒半径$h\ll a$的距离处，润滑近似导致相对于体积值$u_{0}$的约化速度$u/u_{0}=3\frac{h}{a}\ln \frac{a}{h}$。利用Brenner的受限扩散结果，我们发现当颗粒非常靠近壁面时，捕获效率或有效Soret系数呈几何级数增加。这提供了一个定量的解释最近观察到的增强热泳捕获在短距离。我们在毛细管中的平行和垂直热泳的讨论，揭示了一个非常好的协议与最近的五个带电聚苯乙烯颗粒的实验。
2016-01-15 cond-mat.soft
Dynamics of Colloidal Cubes and Cuboids in Cylindrical Nanopores
了解胶体悬浮体在受限环境中的行为在实际应用中具有显著的相关性。尽管胶体在本体中的行为是确定影响其平衡和动力学的主要因素的关键，但只有通过研究其在限制下的反应，才能考虑在配方技术中使用胶体。特别地，将各向异性颗粒的流体限制在纳米孔中提供了控制它们的相行为并稳定不能在本体中形成的形态谱的机会。通过适当地选择孔几何形状、颗粒结构和系统填充，可以针对特定应用调整热力学、结构和动力学性质。在目前的贡献，我们报告的巨正则和动态蒙特卡罗模拟的胶体立方体和长方体限制到不同尺寸的圆柱形纳米孔的悬浮液。我们首先研究了它们的相行为，计算了化学势-密度状态方程，讨论了孔壁对颗粒锚定和分层的影响。特别是，在足够大的浓度下，我们观察到形成的同心向列状冠状的扁圆或扁长的颗粒周围的各向同性的核心，其功能类似于那些通常检测到的散装。然后，我们分析了它们的动力学的主要特征，并发现这些特征是由颗粒在纳米孔的纵向和径向方向上扩散的能力显著决定的。
2021-08-22 cond-mat.soft
Effect of Pore Geometry on the Compressibility of a Confined Simple Fluid
被限制在纳米孔中的流体表现出与本体中的相同流体不同的性质，这些性质中包括等温压缩率或弹性模量。纳米孔中流体的模量可以从超声实验中提取或从分子模拟中计算。采用巨正则系综下的蒙特卡罗模拟，计算了液氩在正常沸点（87.3 K）下吸附在两种不同形貌和尺寸的模型二氧化硅孔中的模量。对于球形孔，对于所有大于2~nm的孔径，我们得到了流体模量与蒸汽压的对数关系。饱和模量的计算表明，在球形孔的流体的模量是一个线性函数的倒数孔径。圆柱形孔隙中流体模量的计算过于分散，难以得出定量结论。我们在更高的温度（119.6~K）下进行了额外的模拟，在该温度下，Monte Carlo插入和移除变得更有效。在较高温度下的模拟结果证实了圆柱形孔的两个不稳定性，并显示了不同几何形状的孔中的流体模量之间的定量差异。观察到的两种模量规律都源于应用于受限流体的Tait-Murnaghan方程。我们的研究结果，随着纳米多孔介质的有效介质理论的发展，流体饱和的纳米多孔材料的实验测量的弹性性能的分析奠定了基础。
2018-01-09 cond-mat.soft physics.chem-ph
Use of tunable nanopore blockade rates to investigate colloidal dispersions
弹性体膜中的可调纳米孔已被用于研究离子电流阻断速率对水性悬浮液中颗粒的浓度和电泳迁移率的依赖性。已经测试了一系列纳米颗粒尺寸、材料和表面功能。利用压力驱动的流动通过一个孔，发现100 nm羧基化聚苯乙烯颗粒的阻滞率与跨膜压力（控制在0 ~ 1.8 kPa之间）和颗粒浓度（在7 x 10^8 ~ 4.5 x 10^10 mL^-1之间）成线性比例。这个结果可以用能斯特-普朗克输运理论精确地模拟。仅使用一个施加的电位在一个孔，羧酸和胺涂覆的500 nm和200 nm的二氧化硅颗粒的封锁率被发现对应于其流动性的变化作为溶液pH值的函数。扫描电子显微镜和共聚焦显微镜已被用来可视化的可调纳米孔几何形状的变化在三维中作为施加的机械应变的函数。观察到的孔是圆锥形的形状，和孔径的变化是一致的离子电流测量。孔附近的非弹性变形区已被确定为在调谐过程中的关键。
2010-05-24 cond-mat.soft physics.ins-det
Layer Analysis of the Structure of Water Confined in Vycor Glass
本文用分子动力学模拟方法模拟了硅孔中水的微观结构。石英玻璃中的单个腔体已被建模，以再现真实Vycor玻璃的孔的主要特征。一个层分析的站点站点的径向分布函数的证据存在于孔隙中的两个子集的水分子具有不同的微观结构。位于内层的分子，靠近孔的中心，具有与本体水相同的结构，但温度高30 K。相反，在外层中的水分子的结构，接近基板，是强烈的影响，由水-基板的亲水性相互作用和敏感的扭曲的H-键网络和相邻分子之间的取向相关性显示。降低水化作用对外层水的结构影响不大。实验测定的水在禁闭的结构特性的后果进行了讨论。
2002-01-16 cond-mat.soft
How does confinement in nano-scale pores change the thermodynamic properties and the nature of phase transitions of water?
我们分析了限制在纳米孔中的水样品的热力学，并证明，虽然冻结温度可以显着降低，抑制冰成核导致冻结温度降低是一个真正的宏观效应，而不是微观相互作用的结果。凝固转变本身是一种真正的集体现象，由宏观序参量（孔内远离孔壁的液体的几乎均匀的密度）以与本体液体完全相同的方式描述。受限液体和本体液体的热力学性质可以用宏观热力学来描述，并且通过适当地包括由固液边界施加的附加拉普拉斯压力而容易地相互关联。
2012-06-15 cond-mat.soft
Surfactant solutions confined in homogeneous and Janus-like slits
Department of Theoretical Chemistry, Institute of Chemical Sciences, Faculty of Chemistry, Maria Curie-Sk odowska University in Lublin, Poland
研究水相表面活性剂溶液在 bulk 相和缝隙状孔隙中的行为，通过分子动力学模拟探讨非离子型表面活性剂 C₇E₃ 在不同缝隙中的吸附与自组装行为，揭示缝隙类型和宽度对表面活性剂聚集吸附的影响。
2026-03-30 cond-mat.soft
Dynamic heterogeneities and non-Gaussian behavior in two-dimensional randomly confined colloidal fluids
超顺磁性胶体颗粒的二元混合物被限制在玻璃板之间，使得大颗粒变得固定，并为仍然移动的小颗粒提供二维无序基质，其形成流体。通过改变流体和基质面积分数，并通过外部磁场调节超顺磁性颗粒之间的相互作用，探索了状态图的不同区域。移动粒子在小的基质面积分数下表现出离域动力学，在高的基质面积分数下表现出局域运动，并且局域化转变被软相互作用圆化[T. O. E. Skinner等人，Phys.Rev.Lett. { \bf 111}，128301（2013）]。扩展以前的工作，我们发现的动力学示踪剂是强烈的异质性，并表明，分子动力学模拟的理想气体局限在一个固定的矩阵表现出类似的行为。模拟显示了这些软相互作用如何使动力学比无序洛伦兹气体更不均匀，并导致强烈的非高斯波动。
2016-08-17 cond-mat.soft
Effects of Pore Connectivity and Tortuosity on the Dynamics of Fluids Confined in Sub-nanometer Pores
该研究利用分子动力学模拟，通过固定甲烷选择性封堵 silicalite 孔道，揭示连通性与曲折度对 CO₂ 和乙烷平动、转动及振动动力学的差异化影响。
2023-04-27 cond-mat.soft physics.chem-ph
Scaling Behaviors of a Polymer Ejected from a Cavity through a Small Pore
利用朗之万动力学模拟研究了球形受限柔性聚合物通过孔隙的喷射动力学。通过改变单体链长$N$和初始体积分数$ϕ_0$，得到了两种喷射速度$v$对腔内单体数$m$的标度行为：大$m$时的$v \sim m^{1.25}ϕ_0^{1.25}/N^{1.6}$和小$m$时的$v \sim m^{-1.4}$.通过将该过程划分为受限和非受限两个阶段，建立了一个鲁棒标度理论，并通过对能量耗散的研究，导出了动力学方程。修剪后的前一阶段有关的头部单体逃逸的孔，$m$的演变被证明是很好地描述的缩放理论。射血时间表现出两种适当的标度行为：分别在大和小$ϕ_0$ -或$N$ -条件下的$N^{2/(3ν)+y_1}ϕ_0^{-2/(3ν)}$和$N^{2+y_2}$，其中$y_1=1/3$、$y_2=1-ν$和$ν$是Flory指数。
2019-12-05 cond-mat.soft
Mixture of neutral and dipolar-hard spheres confined in a slit pore: field-induced population inversion and demixing
我们用蒙特卡罗模拟研究了非加性直径的中性和偶极硬球的二元混合物。为了了解人口反转的一个开放的孔隙和分层相变之间的相互作用，混合物被认为是在散装和限制在两个平行的硬墙建模狭缝孔。如前所示，在孔中施加均匀场以控制其组成。用吉布斯蒙特卡罗方法研究了体相和孔隙中的分层线。开孔散装混合物平衡研究的正则/巨正则模拟的组合。一个温和的静电耦合被认为是保持接近的条件下，其中已观察到在零场的少数物种的吸附跳跃。分层线给出了在批量和两个不同的孔隙宽度在平行和正常的领域，连同人口反转路径。类似的几何约束的效果，一个正常的字段被发现有利于混合状态，使粒子数反转不干扰去混合。平行场导致更复杂的场景。对今后工作的一些迹象进行了简要讨论。
2011-09-01 cond-mat.soft physics.class-ph
Flow induced intermittent transport shapes colloid filtration in complex media
本文通过多尺度微流控实验追踪胶体颗粒在可控异质性多孔介质中的运动，发现颗粒呈长程飞行与短程俯冲交替的间歇性输运，并结合CTRW随机模型揭示了孔隙结构如何导致非指数沉积等异常过滤行为。
2025-05-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Structures and dynamics of glass-forming colloidal liquids under spherical confinement
最近的理论预测，当一个过冷液体接近玻璃化转变，颗粒簇与一个特殊的“无定形秩序”的液体内成核，这导致静态相关性指示液体松弛的急剧放缓。然而，这一预测尚未在3D实验中得到验证。在这里，我们设计了一个胶体系统，其中颗粒被限制在球形空腔内，边界处钉扎着一层无定形颗粒。使用这个新的系统，我们捕获的无定形顺序的粒子团簇，并展示了静态相关的发展。此外，通过研究球形约束样品的动力学，我们揭示了静态相关性对胶体液体弛豫的深刻影响。在类比与随机钉扎粒子的玻璃形成液体，我们提出了一个简单的关系，为改变的构型熵的限制胶体液体，定量地解释了我们的实验结果，并说明了一个发散的静态长度尺度在胶体玻璃化转变。
2016-03-02 cond-mat.soft
The configurational entropy of colloidal particles in a confined space
用蒙特卡罗积分方法计算了受限几何中胶体粒子作为硬盘相互作用的构型熵。特别是，我们考虑系统的三种边界条件：硬，周期和球形。当填充分数$ϕ$较小时，随着颗粒数$N$的增加，周期性边界条件和球形边界条件下系统的颗粒熵趋于相同，而硬边界条件下系统的颗粒熵在所研究的$N$范围内与它们相比仍有明显差异.令人惊讶的是，尽管小的系统尺寸，在无限大的系统尺寸从外推的周期性和球形系统的估计熵每粒子是在合理的协议与使用热力学积分方法计算。此外，随着$N$的增加，我们发现对关联函数开始表现出类似于大的自组装系统在相同的包装分数的功能。我们的研究结果可能有助于更好地理解构型熵如何随系统尺寸和边界条件的影响而变化，并为受限空间中的工程粒子提供相关见解。
2022-04-30 cond-mat.soft
Stochastic thermodynamics of a confined colloidal suspension under shear flow
基于布朗动力学模拟，我们研究了剪切流作用下受限胶体悬浮体系非平衡定态的热力学特征。具体来说，我们考虑一个薄膜组成的带电粒子在窄缝孔限制，形成两个层的二次面内结构的平衡。这个多体系统显示出三种不同的稳态，其特征在于独特的动力学和流变学响应所施加的剪切流。计算功和热，我们发现这两个量通过它们的平均值和分布来表示不同的状态。一个特别有趣的情况发生在大的剪切速率，其中颗粒执行集体之字形运动。在这里，我们发现一个双稳态的粒子运动的相位同步的程度。事实证明，这种双稳态是理解整体平均功分布的关键。对于所有的状态，我们比较的工作和热分布的有效的单粒子系统。通过这一点，我们的目标是识别随机热力学量的多体特征。
2018-09-06 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
Multilayer approximation for a confined fluid in a slit pore
基于多层结构模型，研究了一种简单的Lennard-Jones流体在具有硬壁的狭缝纳米孔中的流动。每一层都是均匀的，并且平行于孔壁。该系统的亥姆霍兹能量是根据范德华近似构造的，其优点是模型的几何形状允许获得所涉及的积分的解析表达式。作为处于热力学平衡的多层体系，得到了各层密度和宽度的非线性方程组。方程的数值解给出了密度分布和纵向压力。结果与蒙特卡罗模拟和氮的实验数据进行了比较，显示出非常好的协议。
2010-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Simulation of a flat folding nano-swimmer confined in a nanopore
我们使用分子动力学模拟来研究一个简单的蝴蝶状分子马达在充满粘性介质的各种半径的纳米孔内的位移。该介质被建模为具有多功能的潜力，可以调整以代表大量的材料。先前发现，电动机折叠不仅增加其位移，而且在介质内部产生与电动机折叠的打开角度相关的基本扩散过程。这些过程的存在改变了介质的动态特性，进而影响了马达排量。因此，我们通过改变马达开度角来测试具有孔内介质的不同活化的马达位移。我们发现，最佳的电机位移振荡与孔径和最佳半径取决于激活的介质。这些结果意味着，对于给定的孔径，可以选择优化马达排量的激活或开度角。结果还表明，激活强烈降低了电机运动的限制阻碍，特别是对于小孔隙。最后，通过对电机位置分布概率和基本运动密度的分析，发现电机主要分布在孔隙中心。我们发现尖峰的基本运动的密度时，电机远离中心，这表明重要的贡献的电机弹跳运动的孔壁。
2021-09-07 cond-mat.soft
Orientational orders of small anisotropic molecules confined in slit pores
本文研究了小各向异性参数的硬高斯重叠分子在两个平面平行的无结构硬壁中的相行为。我们的调查的基础上，标准的常数NPT蒙特卡罗分子模拟导致我们一些有趣的发现。对于小的各向异性分子，α相在本体中是不稳定的，而如果壁之间的距离足够小，则可以形成取向有序相。该结果表明，形成液晶相所需的分子伸长在限制中比在体相中小。考虑到分子伸长的大小，计算结果表明小分子液晶可能存在禁闭状态。
2003-05-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Molecular simulation of methane hydrate growth confined into a silica pore
CINBIO, Dpto. de Física Aplicada, Univ. de Vigo（维戈大学应用物理系CINBIO）；Dpto. de Ingeniería Química Industrial y Medio Ambiente, Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学高等工业工程学院工业与环境化学工程系）；Departamento de Química, CICECO, Universidade de Aveiro（阿威罗大学化学系CICECO）
本研究通过分子模拟探讨了甲烷水合物在硅孔中的生长过程，揭示了受限空间中水合物结晶的结构特征与形成机制。
2026-01-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ring around the colloid
在这项工作中，我们表明，Janus垫圈，一类胶体与混合锚定条件，形成拓扑所需的缺陷在液晶。正交偏光镜下的实验表明，缺陷结构是一个刚性的向错环限制在胶体中，伴随着液晶中的缺陷。当被限制到一个垂面细胞，所得到的胶体缺陷环对倾斜相对于远场导向器，与纯垂面锚定的环形胶体的行为相反。我们发现，这种倾斜行为可以可逆地抑制引入到环形中心的球形胶体，创造一种新的多形状的胶体组合。
2013-06-08 cond-mat.soft
Correlating microscopic viscoelasticity and structure of an aging colloidal gel using active microrheology and cryogenic scanning electron microscopy
光镊（Optical Tweezers，OTs）可以探测作用在介质中的胶体粒子上的皮牛顿力，并已成功地用于研究具有内部结构的复杂系统。随着颗粒之间的静电相互作用在物理老化过程中逐渐演变，水性介质中的锂皂石粘土颗粒随时间自组装以形成微观网络。我们调查的强制运动的光学捕获的微米大小的胶体探针颗粒，悬浮在老化的锂皂石悬浮液，作为基础的锂皂石微观结构逐渐发展。我们基于OT的振荡活性微观流变学实验使我们能够研究浓度范围为2.5%w/v至3.0%w/v的老化含水粘土悬浮液中不断变化的微观结构的机械响应，并在90分钟至150分钟之间的几个老化时间。我们重复这样的振荡测量的范围内的胶体探针粒径和调查的老化悬浮液的微观流变学的探针尺寸的影响。使用低温场发射扫描电子显微镜（cryo-FESEM），我们检查的平均孔隙面积的Laponite悬浮液微观结构的各种样品浓度和老化时间。通过结合我们的OT和低温FESEM数据，我们在这里报告的第一次，尽我们所知，交叉模量和平均孔径的老化悬浮液微结构的不同悬浮液浓度和探针粒径在这里研究的负相关性。
2023-03-13 cond-mat.soft
Observation of the Density Minimum in Deeply Supercooled Confined Water
用小角中子散射法（SANS）测量了孔径为15 ± 1埃的介孔氧化硅材料MCM-41-S-15的一维圆柱孔中重水的密度。在这些孔中，本体水在235 K下不发生均匀成核过程，并且液体可以过冷至至少160 K。SANS数据的分析使我们能够确定D2 O密度的绝对值作为温度的函数。我们在210 ± 5 K观察到密度极小值，其值为1.041 ± 0.003 g/cm 3。我们的结果是一致的分子动力学模拟的预测过冷水体。这是第一次在实验上报道过冷水中存在密度极小值。
2007-04-17 cond-mat.soft
Short-range and long-range correlations in driven dense colloidal mixtures in narrow pores
本文推广ASEP模型研究窄孔中驱动稠密胶体混合物，发现Kirkwood近似能准确预测短程关联但无法预测长程代数衰减，且该系统属于不同于零程过程的新普适类。
2025-08-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
