Buckling of self-assembled colloidal structures
虽然屈曲是实现单一胶体功能化和合成的主要途径，但对由多个胶体组成的胶体结构的屈曲研究仍然很少。在这里，我们调查的最简单的形式的胶体结构，胶体链，是通过临界卡西米尔力自组装的屈曲。我们表明，这样的链的机械不稳定性是惊人的经典欧拉屈曲，但热波动和塑性效应发挥了重要作用。也就是说，我们发现，波动趋于发散接近屈曲的发病和塑性控制的屈曲动力学在大变形。我们的工作提供了深入了解几何，热和塑性相互作用对自组装结构的非线性力学的影响，与复杂和生命物质的流变学和胶体结构的合理设计有关。
2019-01-17 cond-mat.soft
Nematic Colloidal Swarms Assembled and Transported on Photosensitive Surfaces
我们展示了一种新的方法来组装和运输成群的胶体颗粒相结合的液晶使能电泳和光敏表面图案化。胶体粒子通过施加交流电场而在液晶中被推进。粒子群被组装成旋转的研磨机集群，或者作为一个整体沿着预定义的路径移动，光印在化学功能化的基底上。该技术代表了基于流体的芯片实验室技术的替代方法，该技术引导微米级固体或液体夹杂物的大集合的运动。
2016-04-14 cond-mat.soft
Magnetic Propulsion of Self-Assembled Colloidal Carpets: Efficient Cargo Transport via a Conveyor-Belt Effect
我们展示了一种通用的方法来组装和推进高度可伸缩的胶体地毯，可以通过遥控在飞机的任何方向转向。这些胶体微螺旋桨由一组旋转转子组成，可以很容易地用于捕获，运输和释放生物货物的命令通过流体动力学廊道带效应。货物运输的有效控制与超越障碍物的显着“愈合”能力相结合，展示了在微尺度上开发多功能智能设备的巨大潜力。
2016-01-05 cond-mat.soft
Colloidal gels assembled via a temporary interfacial scaffold
二元溶剂的液-液相分离可被界面上的胶体颗粒所阻止[K。Stratford等人，Science 309，5744（2005）]。我们的实验表明，这样形成的胶体网络可以保持稳定后，充分重新混合的液体，创造一种新型的凝胶，其中在单相溶剂中的胶体具有局部平面协调。我们认为，这种结构很可能是维持初级最低DLVO键合我们的带电胶体，在强压缩下由毛细管力。我们目前的模拟证据表明，短程吸引力与排斥屏障的组合可以强烈地稳定这种局部平面凝胶。
2009-12-07 cond-mat.soft
Self-assembled nematic colloidal motors powered by light
生物发动机是自然界的奇迹，激发了合成对应物的创造，具有可比的纳米尺寸，高效率和多种功能。分子马达已经合成，但通过自组装获得纳米马达仍然具有挑战性。在这里，我们描述了一个自组装胶体电机与重复的光驱动旋转的透明微粒浸没在液晶和供电的连续曝光到非结构化的~1 nW的光。偶氮苯分子的单层定义了液晶的光轴如何机械地耦合到粒子的表面，以及它们如何随着光的偏振变化而共同旋转。旋转的粒子使液晶扭曲，从而改变了穿越光的偏振。由此产生的反馈机制产生连续的光机械循环，并驱动单向粒子自旋，旋向性和频率由光的偏振和强度鲁棒地控制。我们的研究结果可能会导致光机械设备和胶体机器兼容的液晶显示技术。
2020-04-08 cond-mat.soft
Simple models for two-dimensional tunable colloidal crystals in rotating ac electric fields
我们比较了一个新的二维水胶体模型系统的行为与一个简单的数值处理。对于一阶，由面内旋转交流电场引起的胶体之间的吸引相互作用是偶极的，而电荷稳定导致较短范围的Yukawa类排斥。在足够的场强形成的晶体状的“筏”，我们发现实验和蒙特卡罗模拟之间的定量协议，除了在强相互作用系统的情况下，其中有效势的井深超过250倍的热能。晶体状筏的“晶格常数”近似位于有效势的最小值处，由Yukawa和偶极相互作用的总和产生。由于可以用外部电场调节晶格间距，该实验系统具有显示应用。在所施加的电场强度和粒子的静电相互作用的相对范围的限制导致在可调晶格间距的减少，分别为小颗粒和大颗粒。发现使晶格间距可调性最大化的最佳颗粒尺寸为约1000 nm。
2009-04-18 cond-mat.soft
Randomness in self-assembled colloidal crystals can widen photonic band gaps through particle shape and internal structure
利用计算机模拟，我们探讨了自组装光子晶体中热噪声引起的随机性如何影响其光子带隙（PBG）。我们考虑了一个二维光子晶体，它由一组平行的、具有圆形或方形截面的、无限长的介质硬棒自组装而成。我们发现光子带隙可以存在于很大范围的中间堆积密度。与直觉相反，最大的带隙并不总是出现在晶体最有序的堆积密度处，尽管任何自组装结构都具有固有的随机性。对于在中间填充密度的方形截面的棒，我们发现，横向磁（TM）的自组装（即热）系统的带隙可以大于在一个完美的正方形晶格排列的相同的棒。通过考虑空心棒，我们发现横向电（TE）模式的带隙可以大大增加，而TM模式的带隙没有表现出明显的改善比固体棒。我们的研究表明，粒子的形状和内部结构可以用来工程的PBG的自组装系统，尽管位置和取向的随机性所产生的热噪声。
2020-10-10 cond-mat.soft
Orientational Dynamics of Fluctuating Dipolar Particles Assembled in a Mesoscopic Colloidal Ribbon
我们结合实验和理论来研究铁磁微椭球的动力学和取向的波动，形成一个带状结构，由于吸引力的偶极力。当组装在带中时，椭圆体显示取向热波动，其幅度可以通过施加面内磁场来控制。我们使用视频显微镜研究在实时/空间的取向动力学。理论参数被用来推导出一个分析表达式，描述了如何分布的不同的角配置取决于所施加的电场的强度。的实验数据是在良好的协议与开发的模型的所有范围内的字段参数探索。理解由偶极粒子组成的链中的波动的作用不仅从基本观点来看是重要的，而且它还可以帮助理解这种结构对抗热噪声的稳定性，这与微流体和芯片实验室应用有关。
2017-07-25 cond-mat.soft
Self-assembled multi-layer simple cubic photonic crystals of oppositely charged colloids in confinement
自组装开放胶体晶体由于其广泛的应用前景已成为软物质研究的一个重要方向。然而，实验中发现的大多数自组装晶体不是开放的，而是紧密堆积的。本文通过计算机模拟，系统地研究了两个平行硬壁之间带相反电荷的胶体硬球的自组装，发现这种约束可以稳定多层NaCl类（简单立方）开放晶体。稳定的类NaCl晶体的最大层数随反屏蔽长度的减小而增加。更有趣的是，在有限的低温下，大的振动熵可以稳定一些多层NaCl类晶体对最积极的密集晶体。在所研究的参数范围内，我们发现最多4层NaCl类晶体是稳定的限制。我们的光子学计算表明，逆4层NaCl类晶体已经可以再现大的光子带隙的块体简单立方晶体，在低频率范围内打开与低介电对比度。这表明了利用受限胶体系统制造具有新颖光子特性的开放晶体材料的新可能性。
2019-02-14 cond-mat.soft
Functional colloidal micro-sieves assembled and guided above a channel-free magnetic striped film
芯片实验室设备中的胶体内含物可以用于以非侵入性方式执行分析操作。我们在这里展示了一种新的方法来实现快速和可逆的微筛分操作通过操纵和运输胶体链通过移动畴壁在磁性结构基板。我们表明，这种技术可以精确地移动和筛选非磁性颗粒，镊子微观货物或机械压缩高密度的胶体单层。
2016-01-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Orientational dynamics of colloidal ribbons self-assembled from microscopic magnetic ellipsoids
我们结合实验和理论来研究偶极椭球体的取向动力学，偶极椭球体自组装成细长的带状结构，由于在每个粒子中存在垂直于长轴的永久磁矩。采用溶胶-凝胶法合成了单分散的赤铁矿椭球体，并在静态或动态磁场作用下排列成带状。我们发现，在一个振荡的字段下，带重新定向垂直于场的方向，在静态场下观察到的行为相反。这一观察结果在理论上解释作为一个单一的粒子与取向和退磁场能量的相互作用的椭球链。该模型允许描述链的取向行为，并捕捉到它的动态在不同强度的致力场。理解各向异性磁性胶体的复杂动力学和组装是控制结构形成的必要步骤，其在不同的基于流体的微尺度技术中具有直接应用。
2016-07-01 cond-mat.soft
Colloidal Microworms Propelling via a Cooperative Hydrodynamic Conveyor Belt
本文研究了在椭圆极化旋转磁场作用下，在粘性流体中动态组装和驱动的微型胶体转子所产生的推进力。在一个封闭板附近，这种自组装的微观蠕虫的运动是由旋转的颗粒产生的协同流动引起的，这些颗粒充当了流体动力学的“传送带”。“转子链的推进速度比单个转子快，直到在诱导流加性消失的距离处达到饱和速度。通过实验和理论论证相结合，我们阐明了运动的机制，并充分表征的推进速度的字段参数。
2016-01-05 cond-mat.soft
Reconfigurable swarms of colloidal particles electrophoretically drivenin nematic liquid crystals
我们目前的实验中，不等轴的胶体微粒分散在一个垂直的锚定条件下的液晶液晶盒动态组装的液晶使能电泳（LCEEP），使用一个AC电场垂直的限制板。具有负介电各向异性的介电常数主体导致平行于单元板的驱动力。我们利用所得到的滑动锚定条件和退化的粒子运动的方向设计可重构的轨迹使用光敏锚定层（偶氮硅烷自组装单层），作为粒子轨迹遵循本地导演取向。
2016-05-20 cond-mat.soft
Anisotropic dynamics of a self-assembled colloidal chain in an active bath
暴露于非平衡（有源）噪声的各向异性大分子在生物系统中非常常见，因此准确理解其各向异性动力学至关重要。在这里，我们实验研究了孤立链的动力学组装的磁性微粒在液-气界面和移动的活性浴组成的运动E。大肠杆菌我们通过粒子追踪研究了内链动力学和各向异性质心动力学。我们发现，无论是内部和质心动力学大大增强相比，被动的情况下，即，没有细菌的系统，并且质量扩散系数$D$的中心具有作为链长的函数的非单调依赖性。此外，我们的研究结果表明，$D$平行和垂直于所施加的磁场的方向的组件之间的关系被保存在主动浴相比，被动的情况下，在平行方向上具有较高的扩散，在文献中以前的研究结果。我们认为，这种质的差异是由于实验几何形状和条件的细微差异，以及远程流体动力学相互作用和短程碰撞所发挥的相对作用。
2020-06-18 cond-mat.soft
How to design cell-mediated self-assembled colloidal scaffolds
组织工程的关键步骤是设计和合成3D生物相容性基质（支架），以支持和引导细胞增殖和组织生长。大多数现有技术依赖于在受控条件下处理支架，然后将其植入\textit{in vivo}，与生物相容性和植入过程相关的问题仍然具有挑战性。作为替代方案，提出了通过由细胞介导的胶体颗粒的自组织来组装支架\textit{in loco}。在这项研究中，我们结合实验，基于粒子的模拟，和平均场计算表明，在一般情况下，自组装支架的大小与细胞与颗粒的比例。然而，我们发现了这个比例的最佳值，当细胞-细胞粘附被抑制时，支架的尺寸最大。这些结果表明，自组装支架的大小和结构可以通过调节胶体悬浮液中细胞之间的粘附来设计。
2020-06-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The near and far of a pair of magnetic capillary disks
微观尺度上的控制关键取决于我们操纵不同物理场相互作用的能力。因此，微机器的创造要求我们了解如何使用多种场（如表面毛细管或电磁场）来产生可预测的行为。最近，开发了一种旋转微筏系统，其表现出静态和动态自组装[Wang et al.（2017）Sci. Adv. 3，e1602522]。这些筏采用毛细管和磁相互作用，并在一个关键的驱动频率，会突然改变从稳定的轨道模式静态组装结构。在本文中，我们解释了两个相互作用的微筏的动力学通过理论模型和实验相结合。这首先是通过分别识别轨道模式、组装结构和坍缩的主导物理来实现的。我们发现，轨道模式是由短程毛细管之间的相互作用的磁盘，而其他两个行为的解释只需要毛细管远场。最后结合这三种模型解释了一个新的微筏实验的动力学。
2019-01-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-assembled structures of colloidal dimers and disks on a spherical surface
通过Monte Carlo（MC）计算机模拟，研究了客体粒子存在下两亲性二聚体二元混合物模型在球面上的自组装。所有的粒子都有一个硬核，但二聚体的一个单体也通过短程吸引势与客体粒子相互作用。我们观察到的各种形状的聚集体的形成作为混合物的组成和客体颗粒的大小的函数。我们的MC模拟是对胶体聚集在弯曲表面上的实验的微观理解的又一步，如油滴。
2021-06-10 cond-mat.soft physics.comp-ph
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
Entropically-Stabilized Self-Compactification in Model Colloidal Systems
我们讨论了自发自紧化的现象在一个模型胶体系统，提出了在最近的工作DNA介导的自组装。我们着重研究了热涨落对面内平方有序膜状自组装相稳定性的影响。令人惊讶的是，波动被证明是提高稳定性的准2D相位相对于过渡到替代的3D结构。
2003-04-15 cond-mat.soft
Collective Transport of Magnetic Microparticles at a Fluid Interface through Dynamic Self-Assembled Lattices
运动实体在调制能量景观中的传输在生物学、胶体科学和固态物理学中的一系列现象中起着重要作用。在这里，引入了一种易于实施的策略，该策略允许微粒在流体-流体界面处的集体和监测运输。吸附的磁性微粒是由不同大小的磁性颗粒动态自组装晶格产生的随时间变化的磁势携带的。在这样的二元系统中，所施加的场的突然重新定向触发吸引和排斥配置之间的快速交换，使得载流子能够通过晶格进行弹道转移。随着可动实体数量的增加，感应电流在达到最大值之前增加，而加载界面逐渐显示双向传输。所描述的方法可以通过应用领域进行调整，并利用监测液体表面上的吸附分子的指导，胶体混合物的分离，在光子晶体中的缺陷的诱导运动或新的自组装微型机器人的设计。
2020-03-10 cond-mat.soft
Modeling Structural Colors from Disordered One-Component Colloidal Nanoparticle-based Supraballs using Combined Experimental and Simulation Techniques
鸟类明亮、饱和的结构色激发了自组装、无序阵列的合成，这些阵列由具有不同颗粒间距和折射率的组装纳米颗粒组成。然而，由于多重散射和强吸收的影响，预测组装纳米颗粒的颜色，从而指导其合成仍然具有挑战性。在这里，我们使用一种计算方法，首先从小角度散射测量重建纳米粒子的组装结构，然后将重建的结构输入到时域有限差分方法中，以预测它们的颜色和反射率。这种计算方法成功地验证了其预测与实验测量的反射率进行比较，并提供了一种途径，逆向工程胶体组装所需的光学和光热性能。
2022-10-07 cond-mat.soft physics.optics
Uniform coating of self-assembled non-iridescent colloidal nanostructures using Marangoni effects and polymers
胶体晶体由于其周期性的纳米结构而呈现出结构色，而没有任何颜色颜料，这会干扰可见光。这种晶体结构是彩虹色的，因为产生的颜色会随着视角或照明角度而变化，这限制了它在印刷或显示方面的应用。为了消除虹彩性质，重要的是使胶体纳米颗粒的堆积无序。在这里，我们介绍了一种滴铸方法，其中含有单分散聚合物涂覆的二氧化硅纳米颗粒的水-乙醇混合物的液滴在加热的基底上完全蒸发后产生相对均匀和非虹彩的沉积物。的均匀性是由热Marangoni流和快速蒸发的影响，由于加热的基板，而非彩虹色是短程有序包装的纳米粒子的耗尽吸引力和摩擦的聚合物刷产生的效果的结果。我们表明，从单个液滴的最终存款的颜色保持不变，而视角是在环境光下变化。我们期望该涂覆方法与喷墨打印兼容，并且均匀涂覆的自组装非虹彩纳米结构具有用于使用反射模式的彩色显示器和其他光学器件的潜力。
2018-10-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic Coupling Melts Acoustically Levitated Crystalline Rafts
小颗粒的声悬浮为研究流体动力学耦合下自组装多体系统的集体动力学性质提供了一个通用的平台。然而，声散射力只能在悬浮平面内近距离产生吸引力相互作用，将自组装限制在颗粒直接耗散接触的筏上。在这里，我们通过使用足够小的颗粒来克服这一限制，使得空气的粘性在近距离内建立排斥性流动。通过调整相对于粘性流的特征长度尺度的颗粒尺寸，我们控制吸引力和排斥力之间的相互作用。在这种新颖的颗粒筏，颗粒形成一个开放的晶格与可调间距。粒子之间的流体动力学耦合引起晶格中的自发激发，进而驱动间歇性的粒子重排。在这些波动的作用下，筏从主要静止的结晶结构转变为二维液体状状态。我们表明，这种过渡的特点是动态的异质性和不均匀性，以及合作的粒子运动，产生一个有效的“无笼”晶体。这些发现揭示了流体耦合驱动的激励，难以隔离和控制在许多其他流体动力系统。
2022-11-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-assembly of Microcapsules via Colloidal Bond Hybridization and Anisotropy
具有定向相互作用的粒子是新功能材料的有前途的构建块，并且可以作为生物结构的模型。例如，由于柔性表面基团而可变形的相互吸引的纳米颗粒可以自发地将自身排列成串、片和大囊泡。此外，各向异性胶体与吸引补丁可以自组装成开放的晶格和胶体等价物的分子和胶束。然而，模型系统，结合相互吸引，各向异性和变形性-据我们所知-没有实现。在这里，我们合成的胶体颗粒，结合这三个特点，并获得自组装微胶囊。我们建议，相互吸引和变形诱导通过胶体键杂化定向相互作用。我们的粒子包含相互吸引和排斥的表面基团，它们是柔性的。类似于最简单的化学键，其中两个各向同性轨道杂交到H2的分子轨道中，这些柔性基团在结合时重新分布。通过胶体键杂交，各向同性球体自组装成平面单层，而各向异性雪人状颗粒自组装成中空单层微胶囊。因此，构建模块的适度变化导致自组装结构的复杂性的显著飞跃。换句话说，这些相对简单的构建块自组装成比各向同性或不可变形的类似颗粒更复杂的结构。
2016-07-18 cond-mat.soft
Transformable Super-Isostatic Crystals Self-Assembled from Segment Colloidal Rods
本研究通过蒙特卡洛模拟发现分段胶体棒可自组装出多种晶相，其中具有pgg对称的可变换超等静压结构的泊松比可调，可作为力学超材料应用于微机械工程。
2024-03-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-assembled contacts to nanoparticles using metallic colloidal spheres
悬浮液中粒子的自发组装为具有纳米级控制的设备的廉价制造提供了策略，例如用于存储器或逻辑应用的单电子晶体管。然而，形成具有所需纳米级间距的电极的可缩放且稳健的方法仍然是一个主要挑战。在这里，我们展示了一个简单的组装方法，其中金属胶体球作为电极。通过在悬浮液中组装，然后沉积到图案化衬底上来形成器件。这种方法的关键是电极间（球体间）间距自发地设置为允许与单层纳米颗粒的隧穿接触。由于纳米粒子的小尺寸和大的静电荷能，测量的电流表现出库仑阻塞。我们表明，器件电阻可以通过一个栅电极进行调谐。我们的研究结果展示了一种全新的方法来廉价和大规模制造电子器件，如具有纳米级特征的晶体管。
2006-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-Assembled Chiral Photonic Crystals From Colloidal Helices Racemate
由微螺旋结构组成的手征晶体具有许多光学性质，但现有的制备工艺限制了其在光子器件中的大规模应用。在这里，通过使用一个简化的模拟方法，我们研究了一个自下而上的自组装路线建立螺旋晶体从近晶单层的胶体螺旋racket。随着密度的增加，系统经历了熵驱动的共结晶，形成具有不同螺旋形状的各种对称性的晶体。特别是，我们确定了两个晶体的螺旋排列在二元蜂窝和正方形晶格，这是基本上由两套相反的手征晶体。光子学计算表明，这些手征结构可以有大的完全光子带隙。此外，在自组装手性方形晶体中，我们还发现了双偏振带隙，选择性地禁止特定旋向的圆偏振光沿螺旋轴方向的传播。在我们提出的系统中的自组装过程是鲁棒的，这表明使用手性胶体组装光子超材料的可能性。
2018-06-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
Hierarchical Self-Assembly of Asymmetric Amphiphatic Spherical Colloidal Particles
从哑铃FCC晶体，我们研究的自组装路径的两亲性，球形胶体粒子的疏水区域的大小的函数，使用分子动力学模拟。具体来说，我们分析了如何本地粒子间的相互作用与最终的自组装聚集体，以及它们如何影响结构形成的动力学途径。我们提出了一个详细的图表，分离了我们发现的不同大小的疏水区域的许多相，并揭示了一个狭窄的区域，在那里颗粒自组装成中空的，多面的笼子，可能会发现有趣的工程应用。
2009-08-21 cond-mat.soft
Spontaneous Demixing of Binary Colloidal Flocks
本研究通过自驱动胶体粒子实验与连续体理论，揭示了圆形约束下二元极性液体因速度异质性与非互易排斥作用发生自发分离与自分类，确立了多组分活性系统自组织的一般原理。
2023-11-24 cond-mat.soft
Self-assembly of catalytically active colloidal molecules: Tailoring activity through surface chemistry
本文研究了催化活性胶体的非均相稀悬浮液作为离子体系的非平衡模拟物，它具有作用-反应对称性破缺的显著特征。发现对称涂覆的胶体结合起来形成自组装分子，这些分子可以是惰性的或具有净平移速度和自旋形式的自发活动，这取决于它们的对称性和它们的成分。活性的类型可以通过改变控制表面反应和泳动漂移的表面化学和环境变量来调整。
2014-01-15 cond-mat.soft
Chiral molecules on curved colloidal membranes
胶体膜是由棒状分子自组装而成的单层膜，它为设计具有特定形状和曲率的膜提供了模板，并可能在未来提供新的功能。通常，由于其分子手性，组成杆相对于膜法线倾斜。弯曲膜上这种倾斜的空间模式是由耗尽力、双极性相互作用、分子手性和边界效应之间的竞争引起的。我们提出了一个协变理论的倾斜模式上最小的表面，像螺旋面和悬链面，这已经在实验室中产生的最近。我们预测了几个不均匀的倾斜模式，其中一些是一致的实验观察和一些，这是尚未被发现。
2020-07-30 cond-mat.soft
Self-assembly of Colloidal Superballs Under Spherical Confinement of a Drying Droplet
了解胶体积木形状和自组装材料结构之间的关系对于通过自组装开发新材料具有重要意义。在这方面，胶体超级球是独特的积木，因为它们的形状可以在球形和立方体之间平滑过渡。胶体超球在球形约束下的组装形成了具有有序内部结构的宏观团簇。利用小角X射线散射（SAXS），我们探测胶体超级球分散液滴在约束过程中的内部结构。我们观察并确定四个不同的干燥制度，通过蒸发液滴压缩过程中出现的，我们跟踪组装的宏观结构的发展。随着超级球的组装，我们发现它们排列成预测的准晶体，菱形C1晶格，该晶格因组成超级球的形状而异。这提供了对约束和颗粒形状之间的行为的见解，可以应用于新功能材料的开发。
2021-12-14 cond-mat.soft physics.app-ph
Spontaneous evolution of self-assembled phases from anisotropic colloidal dispersions
我们调查的自发演化的各种自组装相态从一个均匀的水性分散体的高纵横比的蒙脱石（钠Clopartite）纳米粘土血小板接地的观察超过3.5年的时间。我们已经建立了该系统的tw-c相图，第一次在正常pH值条件下使用流变学实验无盐悬浮液，并已检测到这些悬浮液进行非平凡的相演变和老化动力学。在tw-c相空间中发现了独特的相分离、平衡流体和平衡凝胶。从流变学测量得到的Cole-Cole图表明存在相互连接的网络状结构，其中c > cg，cg是凝胶化浓度。所有的分散体形成稳定的溶胶在初始时间，并与老化的网络状结构被发现通过两种途径形成：一个为c < cg，通过相分离和另一个为c > cg，通过平衡凝胶化。这就要求重新审视老化MMT分散体系的相图。
2013-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
An active approach to colloidal self-assembly
在这篇综述中，我们讨论了自推进胶体颗粒的自组装的最新进展，并强调了一些最令人兴奋的结果，在这一领域的干活性物质的具体重点。我们通过胶体构建块的复杂性的镜头来探索这种现象。我们首先考虑各向同性球形粒子的行为。然后，我们讨论的情况下，两亲性和偶极Janus粒子。最后，我们展示了如何的胶体的几何形状和/或它们的相互作用的方向性可以用来控制组装的活性聚集体的物理性质，并建议可能的策略，如何利用活动作为一个可调的驱动力自组装。活性胶体的独特性质为下一代功能性环境传感微结构的设计提供了希望，这些微结构能够以自主和有针对性的方式执行特定任务。
2021-02-23 cond-mat.soft
Self-diffusion in isotropic and liquid crystalline phases of fd virus colloidal rods: a combined single particle tracking and differential dynamic microscopy study
该研究联合SPT和DDM分析fd病毒胶体棒从稀液体到向列、近晶相的自扩散动力学，并给出近晶相长时间扩散系数等新认识。
2025-01-09 cond-mat.soft
Comparing dimensionality reduction methods for local structural identification in colloidal systems
Utrecht University（乌得勒支大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
本文系统比较PCA、自编码器和UMAP三种降维方法用于自组装胶体系统的局部结构识别，发现UMAP在捕捉复杂结构特征上表现最优，为无监督结构分类提供了稳健工具。
2026-09-11 cond-mat.soft physics.data-an
Understanding self-assembled nanosphere patterns
通过实验和计算机模拟研究了纳米球胶体悬浮液在摩擦基底上干燥产生的图案。所获得的二维自组装结构通常用于纳米球光刻。采用弹簧-块体粘滑模型模拟了这种现象，并研究了几个可控参数对最终结构的影响。该模型成功地再现了实验观察到的图案和动力学导致斑图形成的揭示。
2005-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Probing a self-assembled fd virus membrane with a microtubule
高度各向异性的胶体粒子的自组装导致了丰富多样的形态，其性质才刚刚开始被理解。这篇文章使用计算机模拟来探测一种通常研究的胶体组装体的粒子尺度扰动，胶体组装体是一种由棒状fd病毒在聚合物清除剂存在下组成的单层膜。受目前正在进行的实验的启发，我们模拟微管和单层膜之间的相互作用的微管“戳”，并穿透膜面on.Both的病毒和微管被建模为相同直径的硬spherocylinders，而depletant建模使用鬼球。我们发现，由膜施加在微管上的力是零，无论是当微管是完全的膜外，或当它已经完全穿透膜。微管最初在开始渗透时被膜排斥，但在进一步渗透时受到吸引力。我们评估的平移和旋转的波动的病毒和聚合物的渗透压expletant所发挥的作用。我们发现，旋转波动起着更重要的作用比平移的。排斥势垒的宽度和高度以及吸引势阱的深度对耗尽剂的渗透压的依赖性与假定的耗尽诱导的微管和病毒之间的吸引相互作用是一致的。我们讨论了这些研究的相关性的实验研究。\end{abstract}
2015-12-07 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
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
In situ X-ray scattering reveals coarsening rates of superlattices self-assembled from electrostatically stabilized metal nanocrystals depend non-monotonically on driving force
本文利用原位小角X射线散射技术结合定量模型与模拟，研究了静电稳定金纳米晶体自组装超晶格的动力学，发现其有序度由亚秒级成核与生长决定，且后期粗化对驱动力呈非单调依赖，为优化结晶度提供了动态设计原理。
2024-02-12 cond-mat.soft
Instabilities in Colloidal Crystals on Fluid Membranes
本文研究流体膜上胶体晶体自组装中的不稳定性，通过Helfrich能量建模并利用Bloch波分析，揭示了长波数和短波数两种失稳模式，为超材料设计提供理论依据。
2025-06-20 cond-mat.soft
Designing binary mixtures of colloidal particles with simple interactions that assemble complex crystals
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；Auburn University（奥本大学）
本文通过相对熵最小化设计二元胶体粒子对势，实现复杂晶体超晶格的自组装，展示了简单相互作用可构建复杂结构，并探讨了初始条件和组装协议对结果的影响。
2025-07-17 cond-mat.soft
Dielectric effects in the self-assembly of binary colloidal aggregates
静电相互作用在许多自组装现象中起着重要作用，包括胶体聚集。虽然胶体通常具有不同于周围溶剂的介电常数，但在理论和计算研究中通常忽略由不均匀极化电荷分布引起的有效相互作用。我们介绍了一种有效的技术来解决动态介电几何中的极化电荷，并证明介电效应\emph{qualitatively}改变预测的自组装结构，与令人惊讶的胶体字符串所产生的多体效应。
2014-06-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-Assembly of Patchy Colloidal Dumbbells
我们采用蒙特卡罗模拟研究了通过修正的Kern-Frenkel势相互作用的块状哑铃胶体的自组装，通过探测系统的浓度和哑铃形状。我们考虑哑铃组成的一个有吸引力的球的直径$σ_1$和一个排斥球的直径$σ_2$和中心到中心的距离$d$之间的领域。对于三种不同的尺寸比，我们研究了两个球之间不同间距$l = 2d/(σ_1+σ_2)$的自组装结构。特别是，我们专注于可以从均匀流体组装的结构，因为这些可能是在实验中感兴趣的。我们使用簇序参数来分类所形成的结构的形状。当球的大小几乎相等时，$q=σ_2/σ_1=1.035$，我们发现，在增加$l$，球形胶束转化为细长胶束，并最终囊泡和双层。对于尺寸比$q=1.25$，我们观察到一个连续可调的过渡，从球形到细长的胶束时，增加球分离。对于尺寸比$q=0.95$，我们发现双层和囊泡，加上多面体和液滴。我们的研究结果确定了关键参数，以创建有吸引力的哑铃在实验中的胶体囊泡。
2014-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembly of Active Colloidal Molecules with Dynamic Function
具有催化活性的胶体保持非平衡状态，在这种状态下，它们产生和消耗化学品，因此有效地充当分子的源和汇。虽然被对称涂覆的单个胶体不表现出任何形式的动力学活性，但由其化学活性产生的浓度场以$1/r$形式衰减，并根据其表面化学和环境变量产生吸引或排斥其他胶体的梯度。这导致在非平衡离子系统的类似物，但与显着的新功能的作用-反应对称性破缺。我们研究这种化学活性胶体在稀释条件下的溶液，当它们通过广义离子键结合形成分子时，并讨论我们如何实现具有时间依赖性功能的结构。特别是，我们研究了一种分子，采用自发振荡模式的构象，另一种表现出类似于细菌的运行和翻滚动力学。我们的研究表明，催化活性胶体可用于设计自组装结构，这些自组装结构具有由其规定的3D结构决定的动态功能，这是一种遵循蛋白质设计原理的策略。
2015-02-25 cond-mat.soft
Achiral symmetry breaking and positive Gaussian modulus lead to scalloped colloidal membranes
在非吸附性聚合物的存在下，单分散的棒状颗粒组装成胶体膜，其是一个棒状长度厚的液体状单层排列的棒。与3D无边缘双层囊泡不同，胶体单层膜形成具有暴露边缘的开放结构，从而提供了研究薄弹性片物理的机会。由单组分手性棒组装的膜形成具有均匀边缘扭曲的扁平圆盘。相比之下，由具有相反手性的杆的混合物组成的膜可以具有任一手性的边缘扭曲。在这种极限下，盘状膜变得不稳定，而是形成具有扇形边缘的结构，其中具有相反旋向性的两个相邻叶被尖状点缺陷分开。这种膜采用3D构型，尖瓣缺陷交替地位于膜平面的上方和下方。在非手性制度的尖点缺陷有排斥相互作用，但远离这个限制，我们测量有效的长程吸引力结合。一个唯象模型表明，扇贝形膜的边缘能量的增加是由伴随的变形能量的减少，由于高斯曲率与扇贝形边缘相关联的补偿，表明胶体膜具有正的高斯模量。一个简单的排除体积参数预测的高斯曲率模量，这是在与实验测量一致的符号和幅度。我们的研究结果提供了深入了解如何膜弹性，几何挫折和非手性对称性破缺之间的相互作用可以用来折叠成3D形状的胶体膜。
2016-11-07 cond-mat.soft
Self assembled linear polymeric chains with tuneable semiflexibility using isotropic interactions
我们提出了一个两体球对称（各向同性）的潜力，使粒子相互作用的潜力自组装成线性半柔性聚合物链没有分支。通过适当控制势参数，我们可以控制聚合物的持续长度，甚至可以引入受控数量的支链。因此，我们展示了如何从球对称势出发实现有效的定向相互作用。自组装聚合物具有类似于蠕虫状胶束系统所观察到的链长的指数分布。随着颗粒密度的增加，聚合物链自组织为有序的六方相，其中每个链被六个平行链包围，转变为一级。当单体密度进一步增加时，有序性被破坏，我们得到支化的凝胶状相。该势可用于模拟具有可调半柔性和排斥体积的半柔性平衡聚合物。使用的潜力是计算便宜，因此，可以用来模拟和探测复杂的胶束动力学与长链。这种潜力还提供了一种在实验中调整胶体相互作用的合理方法，使得人们可以获得由胶体组成的自组装聚合物链并使用光学显微镜探测聚合物动力学。
2017-12-19 cond-mat.soft
Hydrodynamic Lubrication in Colloidal Gels
本研究通过多种流体动力学模拟发现，润滑相互作用显著影响低体积分数胶体凝胶的结构并加速老化，表明多体远场润滑建模对准确捕捉凝胶演化至关重要。
2023-06-20 cond-mat.soft
Soft lamellar solid foams from ice-templating of self-assembled lipid hydrogels: organization drives the mechanical properties
冰模板化，也称为冷冻铸造，是利用冰的单向结晶从胶体溶液中构造大孔材料的过程。通常应用于无机和聚合物材料，我们在这里使用它将软自组装物质浇铸成海绵状固体泡沫。使用冰模板浇铸软物质通常限于聚合物。在聚合物水凝胶的情况下，交联确保了对冰模板化期间采用的苛刻条件（在低至-80 { \textdegree } ℃的温度下快速冷却）的良好稳定性。然而，通过弱相互作用结合在一起的软系统的冷冻浇铸，如在物理凝胶中，尚未被探索，因为非平衡条件可以容易地破坏自组装物质的纳米和宏观尺度组织，导致机械性能的残酷损失。这是否是一个一般的假设或更具体的关系之间存在的物理凝胶的结构和冰模板后的大孔固体的性质是在这项工作中解决的问题。我们比较了两种自组装脂质水凝胶，类似的化学组成和类似的弹性性能在环境条件下，但不同的结构：各向同性纠缠的自组装纤维对异质脂质层状相。我们的研究结果表明，这两种材料具有相同的相（纤维状和层状）之前2和冷冻铸造后，但机械性能是绝对相反的：纤维状水凝胶提供了一个脆性，高度各向异性，大孔纤维固体，而层状水凝胶提供软，海绵状，固体泡沫与各向同性的杨氏模量的几个千帕，在相同的数量级的一些软活组织。
2019-07-19 cond-mat.soft
Mechanical instability generates monodisperse colloidosomes
本文利用棒状胶体粒子构建放大胶体膜模型，通过力学不稳定性实时观测盘状膜自发闭合为囊泡的过程，并用第一性原理理论定量预测转变点，最终生成尺寸可控的单分散选择性渗透胶体囊。
2025-11-10 cond-mat.soft
Relaxation of interstitials in spherical colloidal crystals
球形胶体晶体（CC）在两种液体之间的界面上自组装。这些2D结构非常规地结合了局部六边形顺序和球形几何形状。如今，通过改变它们的结构来积极地研究CC。然而，由于自组装结构的独特性及其寿命短，此类实验结果的统计分析受到限制。在这里，我们进行了数值实验，以调查的CC结构松弛后，侵入间隙的途径。在过阻尼分子动力学框架下模拟了这一过程。松弛的发生是由于与扩展拓扑缺陷（ETD）的相互作用，这些缺陷是由它们的固有高斯曲率在球形CC中强制诱导的。对弛豫途径的类型进行了分类，并对低温区弛豫途径的概率进行了估计。为了分析结构的变化，在放松过程中，我们使用父相的方法，使我们能够描述的全球组织的球形秩序。这种组织仅通过最典型的弛豫途径得以保留，导致填充ETD区域内整合的空缺之一。与此相反，其他途径使ETD中心移动，并能强烈地重建ETD的内部结构。讨论了弛豫过程的温度依赖性和位错解束缚机制。在松弛的球形结构和平面六角晶格的特定片段的共同特点。
2015-09-26 cond-mat.soft
Relevance of Packing to Colloidal Self-Assembly
自20世纪20年代以来，填充参数已被用于合理化从原子混合物到胶体晶体的系统中的晶体结构。包装参数最近被应用于复杂的纳米颗粒结构，在那里他们经常，但并不总是，工作。我们检查时，如果有的话，包装是一个因果机制，在硬颗粒近似的胶体晶体。我们研究了三种晶体结构，包括它们的理想堆积形状。我们表明，与预期相反，订购机制不能包装，即使当的自组装结构是相同的denumbered包装。我们还表明，最好的颗粒形状的硬颗粒胶体晶体在无限的压力极限是不完美的版本的理想包装形状。
2017-12-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Role of ionic surfactant in magnetic dynamics of self-assembled dispersions of nanoplatelets
在复杂的胶体系统中，粒子间的相互作用强烈地影响组成粒子的动力学。对动态响应的研究也提供了关于这些相互作用的性质的宝贵信息。在这里，我们演示了如何调整的静电相互作用的离子表面活性剂在分散的磁性纳米片导致开发新的动态模式的磁响应光谱。集体模式可以通过改变磁性纳米片（MP）与表面活性剂的浓度比或增加反映该流体磁体的纳米级特性的MP浓度来诱导或抑制。
2023-01-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
