Inhomogeneous surface tension of chemically active fluid interfaces
我们研究了流体界面的表面张力对第三悬浮相的密度分布的依赖性。通过一个近似模型的二元混合物和微扰的方法，我们推导出封闭的公式的自由能的系统和界面的表面张力。我们的结果表明，一个显着的非单调的表面张力的悬浮相的密度峰值的依赖关系。我们的研究结果还预测了局部值的表面张力的情况下，悬浮相的密度是不均匀的沿界面。
2020-08-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
J-shaped stress-strain diagram of collagen fibers: Frame tension of triangulated surfaces with fixed boundaries
我们目前的Monte Carlo数据的应力-应变图获得使用两种不同的三角形表面模型。第一种是Helfrich和Polyakov（HP）的正则表面模型，第二种是Finsler几何（FG）模型。实验观察到的应力-应变图的形状称为J形。实际上，该图在小应变区有一个平台，在相对大的应变区变成线性。由于这种高度非线性的行为，J形图远远超出了普通弹性理论的范围。因此，J形图背后的机制仍有待澄清，尽管人们普遍认为胶原蛋白的自由度起着至关重要的作用。我们发现，FG建模技术提供了一个粗粒度的图片之间的相互作用的胶原蛋白和散装材料。胶原蛋白分子或纤维的方向自由度的作用可以在FG建模的背景下理解。讨论了HP（FG）模型不能解释J形图的原因。
2017-04-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Line tension from dual-geometry sessile droplet measurements: Combining contact-angle size-dependence data for axisymmetric and cylindrical droplets to determine the line tension
通过热力学分析，提出一种结合轴对称和圆柱形液滴接触角尺寸依赖性数据的新技术，以在主导阶提取接触线贡献并准确确定线张力。
2025-03-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
A generalized Young's equation to bridge a gap between the experimentally measured and the theoretically calculated line tensions
从热力学自由能最小化出发，推导出了一个广义的杨氏方程，该方程考虑了两个对线张力的修正，一个是由液-汽表面张力的曲率依赖性修正，另一个是由内禀线张力的接触角依赖性修正。曲率依赖性的校正可以使用托尔曼公式定性地估计。从接触角的依赖性的校正可以估计为纳米级的液滴，从范德华相互作用确定的固有线张力的分析公式是可用的。对该范德华纳米液滴的表观线张力的两个校正小至nN，并且导致正或负的表观线张力。还考虑了重力加速度引起的毫米级液滴的重力线张力。引力线张力的数量级为$μ$ N，因此可以忽略曲率相关性的修正。然而，接触角的依赖性是如此之大，以至于表观线张力总是变为负的，尽管没有校正的固有线张力总是正的。这两个例子表明，理论计算的固有线张力和实验确定的表观线张力，其中包括这两个修正之间的明显区别。将实验确定的线张力与理论计算的线张力进行简单比较并不总是可能的。
2018-05-08 cond-mat.soft
Anomalous temperature dependence of surface tension and capillary waves at liquid gallium
利用毛细波光散射理论和实验研究了液态镓的表面张力γ（T）与温度的关系。基于Gibbs热力学的理论模型将γ的温度导数与表面过剩熵ΔS联系起来。虽然毛细波对表面熵的贡献为正值，但偶极层对ΔS的影响为负值。在30 ~ 160 ℃的温度范围内，在自由Ga表面上收集的实验数据表明，张力的温度导数在100 ℃附近改变符号。
1999-06-25 cond-mat.soft
Dependence of phase behavior and surface tension on particle stiffness for active Brownian particles
我们研究准二维，单分散系统的活性布朗粒子（ABPs）的活动范围，刚度和密度。我们开发了一种微观分析方法，用于预测运动诱导相分离（MIPS）发生后形成的致密相结构，包括致密簇的面积分数，颗粒间压力和半径。我们的预测是在很好的协议与我们的布朗动力学模拟。然后，我们推导了一个连续介质模型，研究了动量方程中预测的粒子间压力、游动压力和宏观压力之间的关系。我们发现，制定逐点宏观压力作为粒子间的压力和建模的粒子活动，通过空间变化的体力-而不是体积平均游泳压力-结果在连续介质模型和微观理论的压力预测一致。该压力公式还导致相分离区域的表面张力几乎为零，而与活性、刚度和面积分数无关。此外，利用布朗动力学模拟和我们的连续介质模型，我们表明，界面宽度和表面张力，是系统的内在特性。另一方面，如果我们要排除体力活动引起的，我们发现，所得到的表面张力值是线性依赖于模拟的大小，相反的统计力学定义的表面张力。
2021-06-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Size dependence of the surface tension of a free surface of an isotropic fluid
我们报告的各向同性流体的自由表面的表面张力的大小依赖性。基于Gibbs-Tolman-Koenig-Buff方程，针对曲率和Tolman长度的正值和负值，评估表面张力的尺寸依赖性。对于曲率正负符号和托尔曼长度的所有组合，我们成功地获得了连续函数，避免了零曲率（平坦界面）处存在的不连续性。作为一个例子，详细分析了水滴与水蒸气处于热力学平衡的情况。利用国际水和水蒸汽性质协会的实验数据，对表面张力和Tolman长度的尺寸依赖性进行了评价。计算的Tolman长度与分子动力学和实验数据吻合较好
2020-06-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Curvature dependence of the electrolytic liquid-liquid interfacial tension
本文研究了在微观离子存在下被另一种液体包围的液滴的界面张力随液滴半径的变化规律。在线性Poisson-Boltzmann理论中得到了界面张力的解析表达式，并与非线性Poisson-Boltzmann理论的数值结果进行了比较。过量的液-液界面张力相对于纯的，无盐的液-液界面张力被发现分解成一个曲率独立的部分，由于短程界面效应和曲率依赖的静电贡献。确定了几个曲率依赖的制度的不同缩放的静电过剩界面张力。液滴和本体液体交换时的界面张力的对称关系被发现保持在低曲率极限，例如，导致多余托尔曼长度的符号变化。对于某些系统，当且仅当液滴尺寸超过液滴中的德拜屏蔽长度时，与本体中的德拜长度无关，直到二阶的低曲率展开才是适用的。
2008-09-29 cond-mat.soft
Comment on `Renormalization-Group Calculation of the Dependence on Gravity of the Surface Tension and Bending Rigidity of a Fluid Interface'
结果表明，在物理评论Lett。86，2369（2001）违反了使重力加速度$g$消失的基本对称性要求，因此其结果不能应用于$g\to 0$的界面的临界性质。
2001-04-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech hep-th
Capillary pressure of van der Waals liquid nanodrops
表面张力对纳米滴半径的依赖性对于新相形成过程是重要的。结果表明，著名的Tolman公式不是唯一的，表面张力的尺寸依赖性对于不同的体系是不同的。该分析是基于纳米滴中的表面张力和分离压力之间的关系。结果表明，范德华相互作用不影响新相的形成热力学，因为分离压力和表面张力的尺寸依赖分量的效果相互抵消。
2012-03-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Membrane tension feedback on shape and motility of eukaryotic cells
在相场模型的框架下，一个单细胞爬行在基板上，我们研究如何影响细胞膜的形状和运动的细胞的属性。由于细胞膜在多个层次上影响细胞动力学，并提供了一个非平凡的反馈，我们考虑了以下基本相互作用：（i）膜张力降低肌动蛋白聚合速率;（ii）细胞二维横截面面积守恒与周长守恒（即膜不可延展性）;和（iii）膜的弯曲能对细胞的形状和完整性的贡献。在实验中，我们研究两个相关的观测值-细胞的速度和纵横比。我们发现最重要的影响是膜张力对肌动蛋白聚合的反馈。弯曲刚度只有很小的影响，主要是在动态重塑事件中可见的，如细胞与障碍物的碰撞。
2015-09-02 cond-mat.soft q-bio.CB
Tissue shape from cell-scale active tensions
Princeton University（普林斯顿大学）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics（马克斯·普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所）；Center for Systems Biology Dresden（德累斯顿系统生物学中心）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）
通过离散共形几何方法，研究由主动张力驱动的上皮组织形状与力学，揭示组织具有类似固体的弹性变形和塑性重排能力。
2026-10-19 cond-mat.soft physics.bio-ph
Fractional size dependence of surface tension of a growing nucleus with an inhomogeneous interface
在初始相和最终相之间的中间特征的几个非晶亚稳相存在下生长的稳定相的核的表面能可非平凡地取决于核的尺寸。这种尺寸依赖性正越来越多地用于解释各种非平衡相选择和弛豫，如玻璃的随机一阶转变（RFOT）理论。在这里，我们开发了一个序参量的金斯堡-朗道方法，明确包括崎岖的自由能景观由于亚稳相。在这项研究中，熔体和稳定的固相之间的总表面能的分数依赖于亚稳相（$N_{MS}$）的数量已被询问。我们还分析了这种分数依赖性如何随温度而改变。我们发现，分数尺寸依赖的表面能是无所不在的，从自由能的最小化，并要求一定的有序的界面中的亚稳相。我们的结果可以恢复Villain的著名结果，该结果构成了眼镜RFOT理论的基础。我们发现了另外一个结果，即表面张力饱和到一个与尺寸无关的有限值。
2019-03-07 cond-mat.soft
Shape-tension coupling produces nematic order in an epithelium vertex model
Rudolf Peierls Centre For Theoretical Physics, University of Oxford（鲁道夫·派尔斯理论物理中心，牛津大学）；School of Science and Engineering, University of Dundee（邓迪大学科学与工程学部）；School of Life Sciences, University of Dundee（邓迪大学生命科学学部）
本研究扩展上皮顶点模型纳入细胞形状-连接张力耦合，发现该主动力驱动系统形成含长寿命$+1$缺陷的向列序，揭示局部机械力可介导组织自发长程极性的新机制。
2022-12-21 cond-mat.soft physics.bio-ph
Stability of Texture and Shape of Circular Domains of Langmuir Monolayers
在具有倾斜分子的相态中的Langmuir单层的有限区域可以用具有各向同性和各向异性线张力项的XY序参量的简单弹性自由能来模拟。域可以并且经常包含非平凡的纹理，这反过来又影响域的形状。本文研究了具有单一弹性常数的简化各向同性模型的性质。对于圆形域的一阶相变被发现之间的两个不同的纹理：一个外部缺陷（或"虚拟boojum“）纹理，和内部缺陷纹理。从一个圆形的域和这两个纹理作为一个基态，我们发现形状不稳定性的发展，依赖于在简化模型中的弹性常数和线张力。在这两种情况下，形状不稳定性发生的一个必要但非充分的条件是局部负有效线张力从各向异性线张力项发展的可能性。
1998-09-14 cond-mat.soft
Size dependence, stability, and a transition to buckling in model reverse bilayers
分子动力学模拟的模型双层制成的表面活性剂二聚体在Lennard-Jones溶剂中的三种尺寸的系统的面积达$100σ\times 100σ$和一个大的间隔的特定区域：从孔形成下的张力的一个压缩双层的松弛状态。向松弛状态的转变显得相当突然和不连续;在松弛状态下，横向张力为负。测定了所有3种尺寸和所有面积的侧向张力和结构因子;测定了表观刚度常数和表观表面张力，并与比面积和有限尺寸相关。替换的$1/q^2$毛细波发散极占和解释。横向张力的导数从平坦双层中的高值跳到松弛、粗糙和屈曲状态中的低值，其中张力本身为负。
2006-07-03 cond-mat.soft
Getting in shape and swimming: the role of cortical forces and membrane heterogeneity in eukaryotic cells
最近的研究表明，运动细胞可以使其推进模式适应它们所处环境的机械特性-在某些环境中爬行，而在其他环境中游泳。后者可能涉及通过起泡或其他周期性形状变化的运动，这些模式的高度简化和更真实的模型先前已经研究过。在这里，我们研究的游泳，是由膜张力梯度，产生流动的肌动蛋白皮质下的膜，并不涉及强加的周期性形状变化。这样的梯度可以导致一些不同的特征细胞的形状，我们的第一个目标是了解不同分布的膜张力如何影响细胞的形状在一个无粘静止流体。然后，我们分析了其他膜特性的空间变化的影响，以及它们如何与张力梯度相互作用以确定形状。我们还研究了流体-细胞相互作用的影响，并显示张力如何导致细胞运动，张力梯度和可变弯曲模量之间的平衡如何确定运动的形状和方向，以及运动的效率如何取决于流体的性质和膜中张力和弯曲模量的分布。
2018-05-23 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Interaction of Conical Membrane Inclusions: Effect of Lateral Tension
考虑到两个刚性圆锥形夹杂物嵌入在受到横向张力的膜，我们研究了这些夹杂物之间的膜介导的相互作用，起源于帽形膜变形与锥体。在非零的横向张力，相互作用被发现依赖于相对于膜平面的圆锥体的取向。相同取向的夹杂物之间的相互作用在它们之间的所有距离上都是排斥的，而相反取向的夹杂物在较小的距离上相互排斥，但在较大的距离上相互吸引。排斥力和吸引力都随着横向张力的增加而变强。这与在相同的静态模型基础上对侧向张力消失的情况所作的预测不同。在没有张力的情况下，夹杂物在任何距离上都相互排斥，而与它们的相对取向无关。我们的结论是，横向张力可能会导致圆锥形膜内含物的聚集。
1998-04-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the surface tension of fluctuating quasi-spherical vesicles
我们计算应力张量的准球形囊泡，我们热平均它，以获得实际的，机械的，表面张力$τ$的囊泡。封闭囊泡和突出囊泡均被考虑。我们恢复我们的结果$τ$通过区分自由能相对于适当的投影面积。我们表明，$τ$可能会成为负之前过渡到扁圆形，它可能会达到相当大的负值的情况下，小泡。这意味着球形囊泡的内部压力可能低于外部压力。
2010-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Surface tension of small bubbles and droplets and the cavitation threshold
本文用统一的方法，在基于Lennard-Jones势的对相互作用近似下，对平面和曲面界面上水的表面张力的大小给出了估计。它示出的气泡和液滴的表面张力有质的不同的依赖于表面的曲率：对于气泡，作为表面的曲率半径减小，表面张力减小，而它增加的液滴。还确定了相应的托尔曼校正值。此外，它示出的表面张力对表面的曲率的依赖性是很重要的评估的临界负压的空化的发病。
2019-01-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Budded membrane microdomains as regulators for cellular tension
我们提出了一种机制，在活细胞膜的机械调节，基于细胞膜和膜水库之间的膜面积的交换。储库由内陷的膜微区组成，随着膜应变的增加，这些微区容易变平，从而有效地控制膜张力。我们发现，域形状的过渡是一阶的，允许平面和内陷域之间的共存。在共存期间，膜张力由畴弹性和形状转变的动力学控制。我们表明，活细胞的质膜的张力是固有的瞬态和动态的，和有价值的见解的细胞膜的组织可以通过研究机械扰动后的细胞膜张力的变化。
2005-09-19 cond-mat.soft q-bio.SC
Do the contact angle and line tension of surface-attached droplets depend on the radius of curvature?
分析了三维伊辛格子气模型和对称二元Lennard-Jones流体中附壁液滴的蒙特卡罗模拟结果，旨在估计接触角$(Θ)$对液滴曲率半径$(R)$的依赖性。球帽形状的附壁液滴是假定在整个。一种纯粹基于“热力学”观测值的方法，例如，化学势、由于液滴引起的过量密度等，以避免在决定哪些颗粒属于（或不属于，分别）液滴时的模糊性。发现结果与$[Θ(R)-Θ_{\infty}] \propto 1/R$的变化相容，$Θ_{\infty}$是热力学极限（$R=\infty$）中的接触角。使用这样的结果来估计与液滴的接触线，即线张力，在壁的多余的自由能的可能性进行了讨论。各种问题，阻碍了这种方法，并没有完全认识到在以前的尝试提取线张力。还发现壁面张力对液滴化学势与本体共存时的化学势之差的依赖性有效地提供了相似量级的接触角变化。的模拟方法产生精确的估计，由于壁附着液滴和相应的自由能过剩的过剩密度，相对于一个系统，没有液滴在相同的化学势。结果表明，这些信息足以估计成核障碍，不受模糊的液滴形状，接触角和线张力。
2018-01-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Curvature dependence of the interfacial tensions around nanoscale cylinder: Young's equation still holds
通过扩展我们以前的研究[Y. Imaizumi等人，J. Chem. Phys. 153，034701（2020）]，我们成功地计算了简单Lennard-Jones流体在具有纳米级直径的固体圆柱周围的固-液（SL）和固-汽（SV）界面张力，该界面张力来自单平衡分子动力学（MD）系统，其中固体圆柱垂直浸入液体池中。通过简单的力平衡关系，分别得到了SL和SV界面张力$γ_\mathrm{SL} - γ_\mathrm{S0}$和$γ_\mathrm{SV} - γ_\mathrm{S0}$相对于裸固体表面的界面张力$γ_\mathrm{S0}$.通过使用这些界面张力的杨氏方程计算的理论接触角与通过拟合到弯月面形状的分析解估计的表观接触角很好地一致，这表明杨氏方程甚至对于具有纳米级曲率的固体周围的弯月面也成立。我们还发现，曲率对接触角的影响令人惊讶地小，而对施加在接触线附近的实心圆柱体上的局部力的影响确实很大。此外，目前的研究结果表明，曲率依赖的SL和SV界面自由能，这是界面张力，是不同的相应的界面势能。
2021-11-25 cond-mat.soft physics.chem-ph
Surface tension of isotropic-nematic interfaces: Fundamental Measure Theory for hard spherocylinders
本文用非球形硬颗粒的密度泛函理论研究了由硬球柱构成的流体，该理论可表示为加权密度的函数。这是基于一个扩展的反卷积的迈耶$f$ -函数的任意形状的凸硬体的张量权重函数，这取决于每个只对一个单一的粒子的形状和方向。在检查共存的各向同性-向列相界面的过程中，该泛函首次应用于各向异性和非均匀问题。我们发现与其他理论预测，也与蒙特卡罗模拟良好的定性协议。
2014-03-10 cond-mat.soft
Liquid-Gas Asymmetry and the Wavevector-Dependent Surface Tension
试图通过引入有效波矢量（$q$）依赖的表面张力$σ_\text{eff}(q)$，将流体界面波动的毛细波理论扩展到微观波长，遇到了困难。甚至对于$σ_\text{eff}(q)$的形状也没有共识。通过分析一个简单的密度泛函模型的液-气界面，我们确定不同的方案分离成背景和界面的贡献微观观测。为了使密度-密度关联函数和局部结构因子的背景在加权的散装气体和液体贡献方面具有一致的和物理上有意义的解释，总结构因子的背景必须由先前未确定的微观$q$依赖长度$ζ(q)$表征。包括$q$依赖的$ζ(q)$的必要性，明确说明在我们的模型，并具有更广泛的影响，即在典型的实验和模拟研究中，不确定性在$ζ(q)$将始终存在，让人想起在毛细波理论中使用的截止。这不可避免地导致$σ_\text{eff}(q)$的$q$依赖性的大的不确定性。
2015-03-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermal Preconditioning of Membrane Stress to Control the Shapes of Ultrathin Crystals
本研究利用巨型单层囊泡膜生长六重对称超薄磷脂晶体，揭示冷却速率通过预处理膜张力调控成核、生长与晶体形貌，并建立仅依赖物理性质的应力演化模型。
2024-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Temperature dependence of surface tension in aqueous sodium dodecyl sulfate solutions
Konkuk University（建国大学）
本研究测量了SDS水溶液在不同浓度和温度下的表面张力，发现温度系数在低浓度时变号，且与cmc无关，归因于表面活性剂层变薄，可通过浓度调控热毛细应力。
2026-10-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Anisotropic surface tension of buckled fluid membrane
固体薄板和流体薄膜在侧向压力作用下表现出屈曲。在这里，它揭示了流体膜具有各向异性屈曲表面张力相反，固体片。令人惊讶的是，表面张力垂直于屈曲方向表现出更强的依赖性比平行于它。我们的理论预测支持无网格膜模型的数值模拟。该各向异性张力可用于测量膜的弯曲刚度。研究还发现多层屈曲膜之间存在相同步现象。
2011-06-01 cond-mat.soft
Yield stress and elasticity influence on surface tension measurements
我们对不同浓度和屈服应力的卡波姆凝胶进行了表面张力测量。我们的设置，基于由毛细管桥施加在两个平行板上的力，允许测量复杂流体的有效表面张力，并调查流动历史的影响。更准确地说，拉伸桥后测得的有效表面张力总是高于压缩桥后测得的有效表面张力，这两个值之间的差异是由于流体中存在屈服应力。用一个简单的弹塑性模型成功地再现了实验观测结果。连续拉伸-压缩循环的形状可以通过考虑凝胶的屈服应力和弹性来描述。我们表明，屈服应力流体的表面张力$γ_{LV}$是有效的表面张力值的平均值，只有当弹性模量是高的屈服应力相比。这项工作突出了物理量测量的挑战，流体的平衡态暗示的堵塞，即使在小尺度的桥梁的形状是由表面能驱动。因此，允许在相反方向上变形的设置与屈服应力流体的测量相关。
2015-06-04 cond-mat.soft
Membrane tension is a key determinant of bud morphology in clathrin-mediated endocytosis
在网格蛋白介导的内吞作用（CME）中，网格蛋白和各种衔接蛋白包被一片质膜，这片质膜被重塑以形成出芽囊泡。实验研究表明，膜张力升高可以抑制芽形成的网格蛋白外套。在这项研究中，我们研究了膜张力的影响，通过模拟网格蛋白外套，无论是增长面积或逐步诱导更大的曲率的膜出芽的力学。在低膜张力下，逐渐增加曲率生成涂层的面积导致膜从平坦形态平滑地演变为出芽形态，而膜在高膜张力下保持基本平坦。有趣的是，在生理学相关的中间膜张力下，膜的形状演变经历突变不稳定性，其中增加的被毛面积导致膜从开放的U形芽“突变”为闭合的$Ω$形芽。这种不稳定性伴随着一个大的能量屏障，如果额外的涂层的结合能不足以克服这个障碍，这可能会导致一个发展中的内吞坑停止。对于恒定面积的涂层，发现了类似的结果，其中自发曲率逐渐增加。此外，芽上的拉力，模拟肌动蛋白聚合的力，足以驱动从开放到闭合的芽的转变，克服与这种转变相反的能量屏障。
2016-04-28 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Deformation dynamics of an oil droplet into a crescent shape during intermittent motion
本研究针对含樟脑和油红O的石蜡液滴在水面的间歇新月形变形运动，通过定量分析与悬滴法测量，揭示了界面张力变化与樟脑流出驱动力降低共同作用的机制。
2024-10-05 cond-mat.soft nlin.PS physics.flu-dyn
Surface tension profiles in vertical soap films
实验研究了垂直皂膜中的表面张力分布。在薄膜中引入可变形的弹性物体进行测量。设置在膜中的那些物体所采用的形状可以通过对适应的弹性方程的数值求解而与在给定垂直位置处的表面张力值相关。我们表明，所观察到的依赖性的表面张力与肥皂膜中的垂直位置可以通过简单的建模考虑到膜厚度测量再现。
2013-10-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Theoretical analysis for the optical deformation of emulsion droplets
我们提出了一个理论框架来预测具有超低界面张力的光学变形的微米级乳液液滴的三维形状。液滴的最终形状和尺寸由界面张力和光学力之间的平衡产生。使用激光场作为高斯光束的近似，在Rayleigh-Gans范围内工作，并假设油-水界面处的各向同性表面能，我们数值求解所得形状方程以阐明三维液滴几何形状。我们获得了过多的形状作为光镊的数量，它们的激光功率和位置，表面张力，初始液滴的大小和几何形状的函数。实验上，二维液滴轮廓已从上方成像，但其完整的侧面视图尚未观察到，并报告当前的光学配置。该实验限制指出了在区分具有相同二维投影但具有不同三维形状的液滴时的模糊性。我们的模型首次阐明并量化了这种差异。我们还提供了一个无量纲的数字，表明在值$\approx 1.0$，通过平衡界面张力和激光力，证实使用数据崩溃的形状转换（椭圆形到哑铃）。
2013-08-13 cond-mat.soft physics.optics
Competition between epithelial tissue elasticity and surface tension in cancer morphogenesis
我们推导出一个连续力学模型来捕捉上皮组织在癌前阶段发生的形态学变化。该模型的目的是调查的体积弹性的上皮和表面张力的顶端和基底侧之间的竞争。根据该模型，当顶端-基底张力不平衡达到临界值时，触发亚临界分叉并且上皮达到其生理折叠形状。根据文献中的数据，我们的模型预测肿瘤前细胞比健康细胞更柔软。
2021-07-26 cond-mat.soft
Role of hydrodynamic flows in chemically driven droplet division
我们研究了化学活性液滴的流体动力学和形状变化。在非球形液滴中，表面张力产生将液滴驱动成球形的流体动力学流动。在这里，我们表明，保持远离热力学平衡的化学反应的球形液滴可能不会保持球形，但可以经历形状不稳定，这可能导致自发的液滴分裂。在这种情况下，化学活性对抗表面张力和张力诱导的流体动力学流动。通过结合相分离动力学和化学反应动力学的低雷诺数流体动力学，我们确定的球形液滴的无量纲粘度和反应参数的函数的稳定性图。我们确定了形状变化和分裂过程中液滴内外的浓度场和流场。我们的工作表明，流体动力学流动趋于稳定的球形形状，但液滴分裂发生足够强的化学驱动，足够大的液滴粘度或足够小的表面张力。活性液滴可以为能够增殖的前生物原始细胞提供简单的模型。我们的工作捕获了在化学活性胶体液滴中可以观察到的液滴分裂的关键流体动力学。
2018-11-09 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Surface tension in bilayer membranes with fixed projected area
我们研究了具有固定投影面积的双层膜对拉伸和形状变形的弹性响应。表面张力与这些变形中的每一个相关联。通过使用模型两亲膜和计算机模拟，我们能够观察到两种类型的变形，因此，这两个表面张力，与每种类型的变形，测量相同的系统。发现这些表面张力在相同的双层膜中呈现不同的值：特别是对于投影面积的不同值，它们消失。我们介绍了一个简单的理论，这两个量，并成功地将其应用到计算机模拟获得的数据。
2006-04-05 cond-mat.soft
Active elastocapillarity in soft solids with negative surface tension
活性固体消耗能量以允许致动、形状改变和在平衡中不可能的波传播。尽管许多实验系统已经实现了主动界面，但三维（3D）散装材料的控制仍然是一个挑战。在这里，我们开发了连续介质理论和微观模拟，描述了一个三维软固体的边界经历主动表面应力。活动边界和弹性体之间的竞争产生了广泛的以前未探索的现象，这是所谓的活动弹性毛细现象的演示。与薄壳和囊泡相比，我们发现，大体积3D弹性控制不同各向异性形状之间的过渡。这些过渡满足一个临界点，允许通过朗道理论的普遍分类。活动表面修改弹性波传播，以允许零，甚至负，群速度。这些现象为将形状变化和功能编程到活性固体中提供了强大的原则，从机器人超材料到形状变化的纳米颗粒。
2021-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
Condensate-mediated shape transformations of cellular membranes by capillary forces
University of Cologne（科隆大学）；Humboldt University of Berlin（柏林洪堡大学）；University of Warwick（华威大学）；Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie（莱布尼兹分子药理学研究所）；Institute for Integrated Research, Institute of Science Tokyo（东京科学大学综合研究学院）；Graduate School and Faculty of Medicine, The University of Tokyo（东京大学医学部及研究生院）；Bilkent University（比尔肯特大学）
研究揭示凝聚物介导的毛细力如何驱动细胞膜形态变化，通过活体显微成像、体外重组系统和弹性膜模型，发现高表面张力促进稳定膜片形成，而管状和杯状结构在低表面张力下更常见，揭示了形态转变的滞后效应。
2026-03-16 cond-mat.soft
Fluctuation-induced forces between inclusions in a fluid membrane under tension
我们讨论的波动诱导力，一个有限温度模拟的Casimir力，两个包埋在张力下的流体膜之间。我们提出了一种方法来计算这种Casimir相互作用在最一般的情况下，膜的波动是由表面张力，弯曲模量，和高斯刚度的联合行动。我们发现，表面张力强烈修改的Casimir相互作用的分离依赖的幂律。这导致在超过特征长度的分离处对卡西米尔力的强烈抑制，这可能影响细胞膜中的蛋白质聚集动力学。
2011-09-23 cond-mat.soft
3D shape of epithelial cells on curved substrates
人们普遍认为，上皮细胞的形状是由肌动球蛋白皮质产生的张力和细胞与基质的粘附以及细胞之间的粘附决定的。为了解释这些生物学和结构对细胞形状的贡献，人们提出了不同的物理模型。然而，一个实验程序，将允许一个最小的物理模型，在3D上皮细胞的形状验证尚未提出。在这项研究中，我们培养MDCK上皮细胞的基板上的正弦曲线，使我们能够测量各种积极和消极的曲率的细胞的形状。我们发现，MDCK细胞厚的山谷比波峰的正弦基板。曲率对上皮细胞形状的影响不能用仅使用不同顶、基底和侧表面能的模型来理解。然而，增加顶线张力足以定量解释实验测量结果。该模型还解释了过表达E-钙粘蛋白的MDCK细胞的形状。另一方面，当用blebbistatin降低肌球蛋白II活性时，我们测量了谷和峰之间细胞厚度差异的饱和度，这表明需要一个限制大细胞变形的术语。我们的研究结果表明，一个极小模型，占上皮细胞的形状需要包括一个顶线张力除了差分表面能，突出的重要性，在上皮细胞中产生各向异性张力的结构，如连接adherens连接的肌动蛋白带。在未来，我们的实验程序可用于测试更广泛的物理模型，用于弯曲环境中上皮细胞的形状，包括例如连续模型。
2020-05-15 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.TO
Wrapping nonspherical vesicles at bio-membranes
本文采用 Helfrich Hamiltonian 与三角剖分膜能量最小化方法，研究非球形软囊泡在不同膜刚度和张力下的包裹状态及三相点规律。
2025-02-15 cond-mat.soft
Shape deformation of a vesicle under axisymmetric non-uniform alternating electric field
非均匀场常用于研究囊泡介电电泳，并可用于迄今为止相对未开发的囊泡变形和电穿孔领域。囊泡动力学中一个常见但令人困惑的问题是囊泡变形过程中熵张力与伸展张力的交叉。通过对轴对称四极电场作用下囊泡变形和介电泳的研究，为这一概念提供了清晰的论证。小变形理论结合麦克斯韦应力的方法（采用面积和体积守恒约束）来估计介电泳速度。熵和熵的紧张局势实施理解囊泡电流体力学在低和高张力的限制。使用熵的方法和熵的方法得到的形状，显示出显着的差异。观察到囊泡内部和外部的流体的电导率的比率以及所施加的四极电场的频率上的最终囊泡形状的强烈依赖性，其可用于估计囊泡的机电性质。此外，一个过剩面积依赖的过渡之间的熵和熵的制度观察。麦克斯韦应力的方法，在这项工作中使用的，表明克劳修斯-莫索蒂因子得到的偶极矩方法与刚性球上的阻力一起解释囊泡介电电泳。有趣的是，耦合的流体动力学和电应力，重要的下降是不存在的囊泡介电电泳的线性顺序。
2018-01-20 cond-mat.soft
Membrane structure formation induced by two types of banana-shaped proteins
香蕉形棒状蛋白质在膜上的组装，以及相关的膜形状转换，研究了分析理论和粗粒度模拟。膜介导的两个香蕉形夹杂物之间的相互作用理论上推导出使用固定的各向异性曲率的基础上，无论是零表面张力和有限的表面张力的点状形式主义。在更大的尺度上，这样的棒状夹杂物组件之间的相互作用的分析确定。无网格膜模拟中存在大量的夹杂物的两种类型，对应于弯曲杆的曲率相反，无论是平膜和囊泡。相同类型的杆聚集成垂直于杆轴的线性组件，导致膜管。然而，另一类型的杆，即具有相反曲率的杆，被吸引到这些组件的横向侧，并且稳定直的隆起结构，防止隆起。当两种类型的杆具有几乎相反的曲率时，凸块彼此吸引，形成条纹结构。正的表面张力被发现稳定条纹的形成。模拟结果与理论预测吻合得很好，提供了模型的点状曲率按比例缩小，以考虑模拟杆的有效柔性。
2017-05-12 cond-mat.soft physics.bio-ph
Budding and Domain Shape Transformations in Mixed Lipid Films and Bilayer Membranes
我们研究的稳定性和形状的域的自发曲率的流体薄膜和膜，嵌入在周围的膜与零自发曲率。这些区域可能是由于流体膜中包含杂质或膜内的相分离而产生的。我们表明，小，但有限的线和表面张力和有限的自发曲率，在低杂质浓度下获得的平衡相的突出的圆形域。在较高的浓度下，我们预测从圆形域，或“囊片”，条纹的过渡。在这两种情况下，我们计算这些域的形状内的膜形状的蒙赫表示。随着线张力的增加，我们数值计算表明，有一个萌芽的转变，从稳定的突出圆形域球形芽。我们计算了全相图，并证明了两个三相点，分别为芽-扁平-囊状和扁平-条纹-囊状共存。
2005-02-23 cond-mat.soft
Shape-Independent Fluidity in Epithelial Cell Monolayers
University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Northeastern University（东北大学）
本研究发现上皮细胞单层的流体化与细胞形状无关，揭示了粘附能与耗散摩擦的相互作用对上皮流体性的重要性。
2026-08-21 cond-mat.soft physics.bio-ph
Liquid droplets act as "compass needles" for the stresses in a deformable membrane
我们研究的形状的液滴顶部可变形的薄弹性体薄膜制备的各向异性张力。当液滴通过毛细力在拉紧膜中产生变形时，它们呈现沿着高张力方向伸长的形状。通过测量接触线轮廓，可以完全确定膜中的张力。最小的理论参数导致的液滴形状和膜变形的预测是非常符合数据。总体上，结果表明液滴可以用作探针来绘制膜中的应力场。
2017-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Analytical study on phase transition of shape memory alloy wire under uniaxial tension
本文考虑了记忆合金细长圆柱体的应力诱导相变，并对相变过程及相关的不稳定性进行了解析研究。采用了一个带内变量的三维唯象模型，该模型被简化为一个在三个区域（奥氏体、马氏体和相变区）的双应变一维系统。提出了合适的边界条件和界面条件。理论上，这是一个自由边界问题，因为相界面的位置和形状是未知的。然后，我们专注于平面界面（这是积极的青睐），和对称的情况下，相变发生在中间。对于给定的外加应力，得到了两区解、三区解以及它们之间的连接解，其中包括多个k周期解。两区解表明，相变不是在一点发生，而是在一个小区域内同时发生。通过解析计算得到了相变区的宽度，揭示了材料参数和几何参数的作用。三区解代表了实验中的局部非均匀变形，并捕捉到在相变前沿传播过程中应力几乎保持在麦克斯韦应力。对于位移控制过程，过渡过程由应力-应变曲线来表示，该曲线捕获了应力下降/上升以及从均匀变形到周期1局部非均匀变形的过渡。当半径小于某一临界值（由材料常数决定）时，由于解的跃迁，应力降非常急剧。这些特征与实验观测结果吻合良好，并揭示了数值模拟的困难。
2019-05-30 cond-mat.soft physics.bio-ph
Hydrogel menisci: Shape, interaction, and instability
当与颗粒、液滴或细胞接触时，软水凝胶的界面容易变形。在这里，我们计算由于点粒子的压痕的水凝胶颗粒的复杂形状。分析是基于自由能公式，通过它我们还评估了水凝胶界面上相邻颗粒之间的相互作用规律，类似于“Cheerios效应”。它示出了如何在颗粒周围形成的弯月面的结果之间的竞争的表面张力，弹性和静水压力的凝胶内。我们提供了一个详细的概述的各种比例定律，这是由一个特征剪切模量$G^*=\sqrt{γρg}$，是基于表面张力$γ$和重力$ρg$。较硬的材料表现出类似固体的响应，而较软的材料更像液体。$G^*$的重要性通过检查软水凝胶的Rayleigh-Taylor不稳定性进一步说明。
2018-03-15 cond-mat.soft
Line tension and structure of smectic liquid crystal multilayers at the air-water interface
在空气/水界面上，不同厚度的4，-8-烷基[1，1，-联苯]-4-腈（8 CB）微区共存于同一层Langmuir膜中，形成多层膜。在畴界的刃位错导致线张力，这决定了畴的形状和动力学。通过观察从小变形开始的畴松弛过程，我们发现线张力线性依赖于膜中共存相之间的厚度差。与文献中的理论处理的比较表明，在边界处的刃位错位于膜的中心附近，这意味着8 CB多层膜几乎是对称的空气/水界面。
2007-05-01 cond-mat.soft
Softening of edges of solids by surface tension
表面张力倾向于使处于不同热力学相的物质块之间的界面面积最小化，无论它们处于固态还是液态。这可能与非常软的固体的宏观形状有关，并导致最初尖锐边缘的粗糙化。我们计算这种效果的一个新胡克弹性固体，与假设对应的实际实验，即一个最初的尖锐的边缘是圆的情况下，感受到的表面张力的效果时，周围的软固体的流体（因此表面张力）在固体/液体边界改变。我们考虑两个相反的限制，分析可以进行到底，一个是一个浅的角度和一个非常尖锐的角度。这两种情况下产生一个不连续的曲率的状态与表面张力，虽然初始状态有一个不连续的斜率。
2014-08-10 cond-mat.soft
Free-energy barrier of filling a spherical cavity in the presence of line tension: Implication to the energy barrier between the Cassie and Wenzel state on a superhydrophobic surface with spherical cavities
本文研究了具有不同润湿性内壁的球形空腔的自由能垒。透镜状液滴的形态和自由能由自由能的最小值确定。研究了线张力对自由能的影响。然后，从广义杨氏方程确定液滴的平衡接触角。通过增加球形腔内的液滴体积，液滴形态从具有$180^{\circ}$的平衡接触角的球形变为具有凸弯月面的透镜，其中发生形态完全干燥转变。通过进一步增加液滴体积，弯月面从凸形变为凹形。然后，具有凹弯月面的透镜状液滴在整个内壁上扩散，导致$0^{\circ}$的平衡接触角，从而留下球形气泡，在此发生形态学上的完全润湿转变。最后，整个空腔充满液体。自由能显示了从完全干燥到完全润湿的屏障作为液滴体积的函数，其对应于具有球形空腔的超疏水表面的Cassie和Wenzel状态之间的能量屏障。自由能最大值出现在液滴弯月面变平时，并由解析公式给出。线张力的影响由缩放的线张力表示，并且该影响在自由能最大值处最大。正的线张力增加了自由能最大值，从而增加了Cassie超疏水状态的稳定性，而负的线张力使超疏水状态不稳定。
2016-08-30 cond-mat.soft
Double-mode relaxation of highly deformed vesicles
已知脂质囊泡经历复杂的构象转变，但系统地表征非平衡膜形状动力学仍然具有挑战性。在这里，我们报告的直接观察脂囊泡松弛高度变形的形状使用斯托克斯陷阱。囊泡形状松弛描述由两个不同的特征时间尺度的弯曲模量和膜张力。有趣的是，实验结果是一致的变形膜的粘弹性模型。总之，这些结果表明，囊泡松弛是由膜弹性模量，表面张力，和囊泡放气之间的相互作用。
2020-02-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Active morphogenesis of patterned epithelial shells
本研究将上皮片层描述为主动粘弹性表面，考虑向列排列引起的各向异性张力与弯矩，发现其与内部张力梯度的结合足以重现褶皱、出芽等上皮形态发生的基本构建模块。
2024-12-19 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.TO
Pendant Drop Tensiometry: A Machine Learning Approach
TU Dortmund University（多特蒙德工业大学）
现代悬垂液滴张力测量法依赖于杨-拉普拉斯方程的数值解，并允许从悬垂液滴的单个图片以高精度确定表面张力。这些技术中的大多数多次求解杨-拉普拉斯方程，以找到提供与所提供的真实液滴图像的拟合的材料参数。在这里，我们介绍一种机器学习方法，以计算上更有效的方式解决这个问题。我们训练一个深度神经网络，以使用一个大型的训练集的数值生成的液滴形状来确定给定液滴形状的表面张力。我们表明，深度学习方法在速度和精度方面优于当前最先进的形状拟合方法，特别是如果训练集中的形状反映了液滴形状对表面张力的敏感性。为了得到这样一个优化的训练集，我们澄清了沃辛顿数作为质量指标在传统的形状拟合和机器学习方法中的作用。我们的方法展示了深度神经网络在一般流变变形实验中确定材料参数的能力。
2020-06-17 cond-mat.soft cs.LG physics.chem-ph
