Collective Directional Locking of Colloidal Monolayers on a Periodic Substrate
我们研究了当单层顺磁性胶体粒子被驱动穿过三角形晶格的磁泡时产生的方向锁定效应。我们使用外部旋转磁场来产生二维行波棘轮，迫使粒子沿着与晶格的两个晶轴相交的方向传输。我们发现，而单个粒子没有显示出优先方向，集体效应诱导横向电流和定向锁定在高密度通过自发对称性破缺。胶体电流可以通过额外的偏置场极化，该偏置场使得一个传输方向在能量上是优选的。
2020-01-19 cond-mat.soft
Study of DMPS Monolayers on a Water Substrate with Laboratory X-ray Reflectometer
用X射线反射法研究了水基底上不同相态的二肉豆蔻酰磷脂酰丝氨酸（DMPS）单分子膜的分子结构。根据实验数据，从一个二维扩展的液体状态的固体凝胶状态（液晶）的转变，伴随着有序的烃尾的DMPS分子发生在单分子膜的表面压力上升。单层厚度在液相和固相中分别为（20 +/-3）埃和（28 +/-2）埃，分子尾轴从法线到凝胶相中的表面的偏转角为（26 +/-8）度。在二维单层压缩下，极性脂质基团的水合程度也至少降低两倍。的反射率数据进行了分析，使用两种方法：根据假设的存在下，在单层中的两个层具有不同的电子密度，没有任何假设的横向表面结构。这两种方法在描述实验结果时表现出令人满意的一致性。
2017-12-22 cond-mat.soft
Monolayers of hard rods on planar substrates: II. Growth
硬杆单层膜的生长通过沉积研究在晶格模型中使用杆与离散取向和在连续模型与硬spherocylinders。晶格模型采用动力学Monte Carlo模拟和动态密度泛函理论处理，而连续体模型采用等效于扩散动力学的动态蒙特卡罗模拟研究。有序的演化（直立粒子的过量，“站立”转变）是熵效应，并且主要由平衡解控制，{呈现连续转变}（论文I，J. Chem. Phys. 145，074902（2016））。强烈的非平衡效应（例如，一个明显的依赖于平移和旋转移动的比率）被发现有利于躺杆吸引衬底电位。从晶格和连续模型的结果同意定性的扩散，弛豫的顺序和沉积的相关特征时间匹配适当。这些单层的结果多层生长的适用性进行了讨论的连续模型实现在三维spherocylinders连续沉积到基板上通过扩散。
2017-01-20 cond-mat.soft
Monolayers of hard rods on planar substrates: I. Equilibrium
硬杆单层的平衡性质进行了研究，在晶格模型（其中的位置和方向的杆被限制到离散值），以及在一个非晶格模型具有连续的位置和取向的自由度spherocylinders。这两种模型都采用密度泛函理论和蒙特卡罗模拟。在增加单层中的杆的密度时，存在杆沿着单层法线的连续排序（“站立”过渡）。连续过渡也持续的情况下，有利于平躺杆在单层的外部电位。这种行为在晶格和连续介质模型中都有发现。对于晶格模型，我们发现从特定的DFT（晶格基本测量理论）和模拟的结果之间非常好的协议。本文还用块体硬棒的二维和三维相图进一步说明了格点基本测度理论的性质。
2016-05-10 cond-mat.soft
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
Defect-induced perturbations of atomic monolayers on solid surfaces
我们研究了由不同类型的缺陷引起的固体基底上原子单层的长程形态变化;例如，通过表面上的单原子台阶，或者通过原子力显微镜（AFM）的尖端，放置在衬底上方一定距离处。代表单层的一个适当扩展的Frenkel-Kontorova型模型，我们计算了几种可能的几何形状的缺陷引起的密度分布。在AFM针尖的情况下，我们还确定由于针尖引起的单层去均匀化而施加在针尖上的额外力。
2002-06-10 cond-mat.soft
A Self-Assembled Metamaterial for Lamb Waves
我们报告的设计和表征的自组装，局部共振声超材料的兰姆波，由单层的$1.02$ $μ$ m聚苯乙烯微球粘附到$1.3$ $μ$ m厚的独立的硅膜。采用激光诱导瞬态光栅技术在超材料中产生兰姆波，并测量其声学响应。测量揭示了微球接触共振和最低频率的球状微球共振。测得的色散曲线显示杂交弯曲兰姆波与微球接触共振。我们比较了测量的色散与分析模型使用的接触共振频率作为一个单一的拟合参数，发现它很好地描述了所观察到的杂交。从这项研究的结果可以导致一个更好的理解微尺度接触力学和新型声学超材料的设计。
2015-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effect of particle and substrate wettability on evaporation-driven assembly of colloidal monolayers
本文通过数值模拟研究基底与颗粒润湿性对蒸发驱动胶体单层组装的影响，揭示高基底润湿性促进六方单层形成、高颗粒润湿性可缓解低基底润湿性的不利影响，并提出并验证了预测表面覆盖率的理论模型。
2025-06-03 cond-mat.soft physics.chem-ph
1-octadecene monolayers on Si(111) hydrogen-terminated surfaces: effects of substrate doping
我们研究了1-十八烯在氢封端的（111）硅表面上的单分子膜的电子性质及其与结构性质的关系。分子通过紫外线照射激活的C=C和Si-H之间的自由基反应连接。我们比较了在不同类型（n型和p型）和不同掺杂浓度（从低掺杂（~ 1 E14 cm-3）到高掺杂（~ 1 E19 cm-3））的硅衬底上形成的单分子膜的结构和电学性质。我们表明，在n-，p-和p+硅上的单层是致密的，它们作为非常好的绝缘膜在纳米厚度的漏电流低至~ 1 E-7 A.cm-2和高品质的电容-电压特性。在n+型硅上形成的单层更加无序，因此当嵌入硅/单层/金属结中时表现出更大的漏电流密度（> 1 E-4 A.cm-2）。用n+型硅获得的劣质结构和电子性质指出了有机单层的化学吸附过程中表面电势和表面费米能级的位置的重要作用。
2004-05-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Microscopic Wrinkles on Supported Surfactant Monolayers
本文讨论了刚性薄膜在压缩下通过薄流体层与基底发生排斥相互作用时的力学屈曲不稳定性。屈曲发生在一个特征波长的弯曲刚度的1/4的权力，增加像以前研究的米尔纳等人的重力不稳定性。然而，潜在的强烈影响的特征屈曲波长，由黄和索预测。如果电位随厚度变化足够剧烈，则这种不稳定性是连续的，其幅度随超压的平方根而变化。我们讨论了三种形式的相互作用的情况下转移到基板的朗缪尔单分子膜的重要：Casimir范德华相互作用，屏蔽带电双层相互作用和夏尔马电位。我们验证了这些预测数值范德瓦尔斯的情况下。
2007-10-17 cond-mat.soft
Elastocapillary adhesion of soft gel microspheres
Williams College（威廉姆斯学院）；Tufts University（塔夫茨大学）
研究软凝胶微球与刚性基底的粘附行为，揭示其在不同弹性刚度下的粘附机制及能量权衡。
2025-12-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Interplay between substrate rigidity and tissue fluidity regulates cell monolayer spreading
细胞的协调和合作运动对于胚胎发育、组织形态发生、伤口愈合和癌症侵袭是必不可少的。由于细胞-细胞相互作用、细胞-基质粘附和活性细胞行为之间的复杂相互作用，对集体细胞运动中出现的力学行为的预测性理解是具有挑战性的。为了克服这一挑战，我们开发了一个预测细胞顶点模型，可以描绘基板的刚度，组织力学和活性细胞特性的细胞集体的运动的相对作用。我们将该模型应用于细胞聚集体集体运动的特定情况下，因为它们扩散到一个二维的细胞单层粘附到一个软弹性基质。与最近的实验相一致，我们发现，基板刚度调节细胞单层，这可以是压力驱动的或爬行为基础的依赖于基板的刚度的蔓延的驱动力。在软基质上，由于来自聚集体的细胞流入，细胞单层铺展由主动压力驱动，而在硬基质上，细胞铺展主要由主动爬行力驱动。我们的模型预测，细胞爬行和组织压力的合作驱动更快的扩展，而扩展速率是敏感的组织的机械性能。我们发现，固体组织传播速度更快的刚性基板上，与组织张力的扩展速率增加。相比之下，流体组织的扩散与基质硬度无关，并且比固体组织慢。我们比较我们的理论结果与实验结果的牵引力产生和细胞单层的扩散动力学，并提供新的预测集体细胞运动的组织流动性和基板刚性的作用。
2022-10-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Dip-coating with prestructured substrates: transfer of simple liquids and Langmuir-Blodgett monolayers
当从液体浴中取出板时，在浴和基板之间的过渡区域中形成静态弯月面，或者将有限厚度的液体膜（Landau-Levich膜）转移到移动基板上。如果衬底是不均匀的，例如，具有由不同润湿性的条纹组成的预结构，弯月面可以变形或显示复杂的动态行为。在这里，我们研究的自由表面的形状和动力学的拖曳弯月面发生条纹预结构有两个方向，平行和垂直的转移方向。一个薄膜模型，占毛细作用通过拉普拉斯压力和空间变化的润湿性通过Derjaguin（或分离）的压力。数值延拓用于获得稳定的自由表面轮廓和相应的分叉图的情况下，具有不同的均匀润湿性的基板。直接数值模拟的情况下，各种条纹预结构。最后一部分说明了我们的研究结果的重要性，涉及复杂的液体建模的Langmuir-Blodgett传输实验的特定应用程序。在那里，将覆盖浴表面的不溶性表面活性剂的单层转移到移动基底上。所产生的斑图形成现象可受到本身取决于衬底上的预结构的液体弯月面的流体动力学的关键影响。特别是，我们展示了如何预结构条纹平行于转移方向导致形成的弯曲条纹的表面活性剂覆盖转移后，并提出了类似的实验结果。
2016-12-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Molecular-scale substrate anisotropy and crowding drive long-range nematic order of cell monolayers
该研究通过高通量成像平台发现分子尺度基底各向异性可引导细胞沿向列轴分裂并产生伸展应力，从而在组织尺度建立长程向列序，为组织工程提供新策略。
2022-10-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
Morphology of Fine-Particle Monolayers Deposited on Nanopatterned Substrates
我们研究了规则基底图案的存在对纳米颗粒和胶体颗粒不可逆吸附的影响。沉积的半径$r_0$的磁盘被认为是，与允许的区域，其中心连接在平面上的正方形细胞排列在一个正方形的晶格图案。我们研究了一个广义版本的随机顺序吸附模型的堵塞状态的性质为不同的值的细胞大小，$a$，和细胞-细胞分离，$b$。该模型在两个无量纲参数$α=a/2r_0$和$β=b/2r_0$的空间中显示出令人惊讶的丰富行为。利用一种有效的算法对$500\times500$正方形晶格晶胞的系统尺寸进行了广泛的蒙特卡罗模拟，以表征堵塞状态的形态。
2008-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Epithelial-substrate coupling strength regulates the landscape of the traction in cohesive monolayers: a parametric study and a revisit to "size effect"
本研究通过热力学模型重新表述上皮-基底系统，发现耦合强度参数显著调控牵引力、细胞位移及黏着斑分布景观，并证明“尺寸效应”源于强耦合，提出其成立条件的标度律。
2023-05-08 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Fingering instability in spreading epithelial monolayers: roles of cell polarisation, substrate friction and contractile stresses
集体细胞迁移在许多发育过程中起着至关重要的作用，这些发育过程是形态发生、伤口愈合或癌症进展的基础。在这种协调的行为中，细胞以连贯的结构组织起来，并积极迁移以服务于不同的生物目的。在某些情况下，即在上皮伤口愈合过程中，众所周知，迁移的自由边缘单层会产生指状不稳定性，但其发生仍有争议。在这里，通过理论和数值模拟，我们揭示了驱动不稳定过程的主要机制，分析了连续可压缩极性流体的线性和非线性动力学。特别是，我们评估的作用，细胞极化，基板摩擦，和收缩应力。线性理论表明，分析扰动瞬态动力学是至关重要的，因为我们解开了过多的交叉不同的指数增长率之间的线性制度。数值模拟表明，细胞-基底摩擦可能是负责在边缘形成复杂的指状结构的机制，因为它触发二次指状不稳定性和尖端分裂现象。最后，我们得到了一个临界收缩应力，依赖于细胞-基底摩擦和初始到初始长度比，表征一个积极的润湿-去湿过渡。在去湿的情况下，单分子层回缩并变得稳定，而不会形成指状结构。
2021-06-15 cond-mat.soft nlin.PS physics.bio-ph
Freezing delay of a drop impacting on a monolayer of cold grains
研究低湿度环境下液滴撞击冷颗粒单层的亚冻结场景，发现过冷度超过阈值时颗粒层可推迟液滴体冻结，其机制是润湿孔隙的液体快速冻结改变了液滴动态行为，甚至能阻止液体渗透并脱落结冰。
2024-03-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Spontaneous Hole Formation in Cell Monolayers Emerges from Collective Cell Motion
The Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, Clarendon Laboratory, Parks Road, Oxford, OX1 3PU, UK（鲁道夫·派尔斯理论物理中心，克拉伦登实验室）
本研究构建连续多相场模型探究细胞单层自发孔洞形成机制，发现低摩擦下拓扑缺陷产生的螺旋流集中应力可触发孔洞，其数量与稳定性取决于基底摩擦和细胞活性，揭示集体细胞动力学对组织完整性的关键作用。
2025-08-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Multiphase Field Model of Cells on a Substrate: From 3D to 2D
针对多相场模型理论基础未充分探索的问题，本文推导了基底存在时组织单层研究常用的二维模型（源于三维版本），纳入细胞间摩擦产生的粘性力并模拟，发现细胞间摩擦会固化组织。
2024-08-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
