Crossover from fast relaxation to physical aging in colloidal adsorption at fluid interfaces
胶体颗粒在流体界面的吸附动力学的理论和数值研究，记录明显不同的松弛制度。一个完美的光滑颗粒的吸附的特点是由一个快速的指数松弛的热力学平衡，界面自由能具有最小值。较短的弛豫时间由粘性阻尼与毛细力的比率给出。然而，胶体体系中的物理和/或化学不均匀性会导致自由能的多个最小值，从而引起亚稳态。在亚稳态的存在下，我们观察到一个交叉到一个缓慢的对数松弛想起物理老化的玻璃体系。长的弛豫时间由从亚稳态的热激活逃逸速率决定。在这项工作中得到的解析表达式产量与分子动力学模拟和最近的实验观察定量协议。这项工作提供了新的见解胶体颗粒在流体界面上的吸附动力学。
2012-12-27 cond-mat.soft physics.comp-ph
Magnetic assembly and annealing of colloidal lattices and superlattices
在表面上组装介观胶体晶格的能力对于与成核和结晶相关的基础研究很重要，而且对于光子学和微工程中的各种技术应用也很重要。基于在光刻模板上方的颗粒沉积的当前技术受到缓慢沉积工艺和静态模板的使用的限制，这使得难以实施快速退火过程。本文介绍了一种在结构磁性基底上制备和退火一系列具有三角形、蜂窝状或类似于角形对称性的胶体晶格的方法。通过使用粒子的二元混合物，可以实现超晶格，进一步增加可以产生的胶体图案的多样性和复杂性。
2019-08-24 cond-mat.soft
Colloidal particle adsorption at liquid interfaces: Capillary driven dynamics and thermally activated kinetics
最近已经使用数字全息显微镜对水-油界面处的单个胶体微粒（0.5- 1 $μ$ m半径）的吸附进行了实验研究[Kaz \textit{et al., Nat. Mater.}，2012，\textbf{11}，138- 142]。由毛细管力驱动的最初快速吸附动力学之后是出乎意料的缓慢松弛至平衡，其在时间上是对数的并且可以跨越数小时或数天。缓慢的弛豫动力学归因于具有纳米级尺寸（1- 5 nm）的表面“缺陷”的存在，其引起接触线周边的多个亚稳构型。已经提出了考虑这种亚稳构型之间的热活化转变的动力学模型[Colosqui \textit{et al., Phys. Rev. Lett.}，2013，\textbf{111}，028302]，以预测弛豫速率和到慢对数状态的交叉点。然而，在交叉点之前实验观察到的吸附动力学仍然没有研究。在这项工作中，我们提出了一个朗之万模型，它是能够描述整个吸附过程的单个胶体颗粒通过考虑亚稳态产生的表面缺陷和热运动的颗粒和液体界面。在涨落耗散定理的基础上，引入了一个阻力项，该项考虑了由液体界面的热涨落引起的显著的耗散力。Langevin动力学模拟的基础上提出的吸附模型产生密切的协议与实验观察不同的微粒，捕获交叉（快）毛细管驱动的动力学（慢）热激活动力学。
2016-04-23 cond-mat.soft
Hydrodynamics in bridging and aggregation of two colloidal particles in a near-critical binary mixture
我们调查桥接和聚集的两个胶体颗粒在近临界二元混合物中的流体远离颗粒的共存（CX）曲线之外，是丰富的组分不利于胶体表面时。在这种情况下，吸附诱导的相互作用增强，导致颗粒的桥接和聚集。我们首先通过改变温度并保持一定的粒子间距来实现桥接，其次通过让两个粒子聚集来实现桥接。粒子间的吸引力在桥接时显著增加。动力学由胶体表面周围的流体动力学流动控制。聚集时，吸附层随颗粒运动，在窄间距处发生挤压。我们使用最近的局部泛函理论[J. Chem. Phys. 136，114704（2012）]考虑了由于临界涨落引起的重正化效应。
2015-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Attractive interaction and bridging transition between neutral colloidal particles due to preferential adsorption in a near-critical binary mixture
我们研究了溶剂介导的两个中性胶体颗粒之间的相互作用，由于优先吸附在近临界二元混合物。我们使用最近的局部泛函理论$[$ J. Chem. Phys. { \bf 136}，114704（2012）$]$考虑了由于临界涨落引起的重整化效应。我们计算了自由能和两个胶体粒子之间的力作为温度$T$，远离胶体粒子的组成$c_\infty$，和胶体分离$\ell$的函数。当储层中受胶体表面青睐的组分较差时，相互作用大大增强。对于这样的非临界组合物，我们发现一个表面的一阶桥接过渡$\ell= \ell_{\rm cx}(T,c_\infty)$在$T$ - $c_\infty$ - $\ell$空间中的一个普遍的，缩放的形式，跨越其中的不连续的变化之间发生分离和桥接状态。该表面从体共存表面（CX）开始并且在桥接临界线$\ell= \ell_{c}(T)$处结束。在接近临界线时，不连续性消失，并且力相对于$T$和$\ell$的导数都发散。此外，如果$c_\infty$（或$T$）在$\ell$保持小于$\ell_c(T)$的情况下从CX上的值变化到远离CX的值，则桥接状态连续地变为分离状态。
2013-07-03 cond-mat.soft
Colloidal particle adsorption at water/water interfaces with ultra-low interfacial tension
使用荧光显微镜，我们研究了在水/水界面的聚合物的分层水溶液，通常被称为水包水乳液之间的单个乳胶微粒的吸附。在分子液体之间的界面处的类似微粒已经表现出极慢的弛豫，从而阻止观察到预期的平衡态。这种现象归因于由高界面张力（$γ\sim 10^{-2}$ N/m）诱导的显著能量势垒$Δ{\cal F}\sim γA_d\gg k_B T$和特征面积为$A_d \simeq$ 10- 30 nm $^2$的纳米级表面缺陷引起的“长寿命”亚稳态。对于所研究的超低表面张力（$γ\sim 10^{-4}$ N/m）的水/水界面，我们能够表征整个吸附过程，并观察由独立于颗粒尺寸的单一平衡接触角所规定的平衡态。值得注意的是，我们观察到交叉从快速初始动力学较慢的动力学制度分析预测大表面缺陷（$A_d \simeq$ 500 nm $^2$）。此外，颗粒轨迹揭示了一个位置无关的阻尼系数，这是出乎意料的，因为相之间的大粘度对比。这些观察结果是由于显着的扩散性质的水/水界面和吸附和缠结的聚合物链在半稀释溶液。这项工作提供了一些第一次的见解微粒在生物胶体系统中的水/水界面的吸附动力学/动力学。
2017-11-29 cond-mat.soft
Gravitational Annealing of Colloidal Crystals
将通过在水中以9G离心2天获得的二氧化硅胶体晶体通过另外以50G更强离心5天进行退火。在交叉偏振光下观察到的胶体晶体中的条纹在生长容器中的某些部分经过额外的离心后减少，而在其他部分的数量也增加。减少可能表明在高重力下堆垛无序的收缩，而增加可能表明新堆垛无序的产生。
2012-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Comment on ``Adsorption of Polyelectrolyte onto a Colloid of Opposite Charge''
在最近的一封信中，Gurovitch和Sens研究了带弱电荷的双链吸附到带相反电荷的胶体颗粒上。通过使用变分技术，他们发现胶体颗粒可以吸附比其自身电荷更高的聚合物，因此被“过度充电”。我认为，观察到的16/5的超额收费确实是研究中所涉及的近似值的人为产物。此外，我表明，过度收费的存在关键取决于审判波函数的选择，与他们的要求相反。
1999-09-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Competitive adsorption of surfactants and polymers on colloids by means of mesoscopic simulations
采用粗粒耗散粒子动力学模拟研究了功能化分子如聚合物、流变改性剂和表面活性剂分子在溶剂中的胶体颗粒上的竞争和协同吸附。结果表明，一个复杂的图片出现从模拟，其中分散剂和表面活性剂的吸附合作达到一定的浓度，在胶体颗粒上，但随着表面活性剂浓度的增加，它导致分散剂解吸。胶体分散体中流变改性剂的存在通过表面活性剂胶束与这些试剂的疏水位点的缔合而增加了复杂性。这里报告的模拟结果的分析清楚地指出，沿着不同的聚合物分子的疏水位点的自缔合的机制，负责他们的竞争和合作吸附。
2014-06-12 cond-mat.soft
Activity-controlled Annealing of Colloidal Monolayers
分子马达是生命的基本要素，它们产生额外的波动，促进运输和协助组装。自我推进的胶体，消耗能量移动，拥有类似的潜力，为人工组装的微粒。然而，缺乏实验表明它们在材料科学中的作用。我们的工作是探索由活性胶体产生的内力控制的人造材料的设计。在这里，我们展示了一个大规模的加速退火的单层被动珠适度添加自推进微粒。我们合理化我们的观察与碰撞模型，驱动主动波动，以克服动力学障碍，激活退火。实验进行了定量比较布朗动力学模拟，进一步揭示了退火机制的动态过渡。活性掺杂剂在系统中均匀地移动或由于其运动的持续性而在晶界处共定位。我们的发现揭示了由内部活动控制的人造材料的潜力，并为材料科学的崛起奠定了基础。
2019-09-16 cond-mat.soft
Mesoscale modeling of colloidal suspensions with adsorbing solutes
本文构建含可逆吸附溶质的胶体悬浮液介观模型，耦合颗粒、流体与溶质动力学，并以方势阱描述吸附，支持直接数值模拟。
2015-01-14 cond-mat.soft
Non-additivities of the particle sizes hidden in model pair potentials and their effects on physical adsorptions
了解胶体粒子在基底附近的组装机理对于电池、多相催化剂、涂料和化妆品的开发具有重要意义。了解这一机制对于胶体颗粒和蛋白质的结晶也很重要。在这项研究中，我们计算了胶体颗粒的物理吸附在一个平坦的墙壁上，通过使用积分方程理论，其中采用小和大的胶体颗粒。在计算系统中，双电层电位被用作对电位。在某些情况下，从计算结果发现，小颗粒更容易被吸附。从Asakura-Oosawa理论的观点来看，这一结果是不寻常的：我们称之为“反转现象”。然后，我们研究了反转现象的机理。结果表明，颗粒尺寸的非加和性是导致反转现象的主要原因。此外，我们还提出了分析对势的非加性的方法。该方法将是有用的检查各种模拟结果和力场模拟的胶体粒子和蛋白质的发展。
2022-05-18 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Tuning the Stabilization Mechanism of Nanoparticle-Regulated Complex Fluids
在纳米粒子晕圈中，已发现带电纳米粒子通过在中性胶体周围形成非吸附层来增强胶体悬浮液的稳定性，所述非吸附层在中性胶体之间引起静电排斥。然而，有一些争论，纳米粒子可能直接沉积到胶体表面上，稳定机制依赖于纳米粒子吸附。在这项研究中，我们已经发现，这两种机制控制胶体悬浮液的稳定性在整个连续增加纳米粒子浓度。AFM力测量表明，高度带电的氧化锆纳米粒子之间建立了一个静电斥力可忽略充电二氧化硅表面，防止它们聚集。后续的吸附测量和力建模表明，预计在10-5至10-3的体积分数下，纳米颗粒的吸附量较小，但随着纳米颗粒体积分数超过10-3，纳米颗粒吸附量急剧增加。基于这些结果，我们提出，纳米粒子调节稳定的基本机制是纳米粒子晕在低浓度的纳米粒子的过渡到吸附在较高的浓度。因此，在发生转变的纳米颗粒体积分数为约10-3时，稳定化可以受到纳米颗粒晕圈和吸附的影响。
2019-12-17 cond-mat.soft
Adsorption phenomena in the transport of a colloidal particle through a nanochannel containing a partially wetting fluid
使用分子动力学模拟，我们研究了一个紧密配合的纳米尺寸的固体球在流体填充的圆柱形纳米通道在低雷诺数和广泛的流体-固体相互作用对应于不同的润湿情况下的运动。对于不完全润湿的流体，我们观察到一个有趣的和新颖的吸附现象，其中的固体球，这是最初沿着管的中心移动，蜿蜒穿过通道，突然吸附到壁上。此后，吸附球要么{ \it粘}在管壁上并平均保持不动，要么从管壁稍微分离，然后平行于管轴移动，同时平均旋转。另一方面，在短时间内，即当固体颗粒移动其中心接近管的中间，我们发现令人惊讶的是，我们的结果和连续方法的预测之间的良好协议，尽管在我们的模拟中存在较大的热波动。
2002-06-13 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
A Cooperative Sequential Adsorption Model in Two Dimensions with Experimental Applications for Ionic Self-Assembly of Nanoparticles
纳米粒子的自组装是纳米技术中的重要工具，具有许多应用，包括薄膜、电子学和药物递送。我们从实验和理论两方面研究了离子纳米粒子在玻璃衬底上的沉积。我们的理论模型包括一个随机的合作吸附和蒸发过程中的二维晶格。通过探索胶体溶液中纳米颗粒的初始浓度与沉积在基底上的颗粒密度之间的关系，我们将我们的理论模型的沉积速率与浓度相关联。
2014-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Directional freezing of binary colloidal suspensions: A model for size fractionation of graphene oxide
基于氧化石墨烯（GO）的材料的性能强烈地取决于GO纳米片的横向尺寸和尺寸分布。采用各种方法来制备具有窄尺寸分布的GO纳米片。最近提出了一种有前景的方法，即在冻结前沿的受控生长速率下定向冻结GO水分散体。建立了一个考虑移动冻结边界和胶体颗粒优先吸附于冰相的二元胶体悬浮液理论模型。我们数值求解了耦合扩散方程，并给出了尺寸分馏的状态图。根据胶体的大小，可以通过适当选择实验参数，如吸附速率和冷冻速度来实现胶体的选择性捕集。
2018-11-27 cond-mat.soft
Interfaces of polydisperse fluids : surface tension and adsorption properties
我们考虑一个系统的球形胶体颗粒的大小多分散性和使用一个简单的范德华描述，以研究的多分散性和空间不均匀性的综合效果引起的平面界面之间的低密度流体相（富含小颗粒）和高密度流体相（富含大颗粒）。我们发现一个强大的小颗粒在界面处的吸附，后者被扩大相对于单分散的情况下。我们还发现，多分散体系的表面张力是由多分散性降低表面张力的倾向和提高临界点温度的倾向（即有利于相分离的倾向）之间的竞争引起的，前者在低温下占优势，后者在高温下占优势。
2001-10-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
What are the microscopic events of colloidal membrane fouling?
由于表面吸附和流体动力学相互作用之间的复杂相互作用，胶体膜污染的代表性微观机制仍然没有得到很好的理解。数值模拟克服了实验的局限性，如胶体膜污染过程中微观事件的时间和空间分辨率：它们有助于更深入地了解污染过程。本研究采用耦合计算流体动力学-离散元方法（CFD-DEM）模拟研究胶体污染的机制，在微流体结构模仿多孔微滤膜。我们特别注意颗粒如何克服能量障碍，导致彼此之间以及与外部和内部膜表面的吸附和解吸。粒子间的相互作用导致从二次到一次最小的DLVO电位的过渡。被吸附的颗粒可以显示出再夹带或者它们可以向下游滑动。由于颗粒主要以簇的形式重新悬浮，因此内部孔隙的几何形状显著地影响污垢行为。研究结果允许胶体过滤过程中的微观污染事件的基本了解。该方法使未来的系统研究的相互作用的流体动力学条件和表面能的贡献所代表的潜在的软和片状胶体。
2018-03-21 cond-mat.soft physics.comp-ph
Effects of contact-line pinning on the adsorption of nonspherical colloids at liquid interfaces
接触线钉扎效应在宏观系统中是众所周知的，但在胶体悬浮液中的微观尺度上才刚刚开始探索。我们使用数字全息捕捉快速三维动态的微米大小的椭球突破油水界面。我们发现，粒子的角度随高度近似线性变化，在从模拟的基础上最小化的界面能的结果。使用一个简单的模型的接触线的运动，我们表明，所观察到的平移和旋转自由度之间的耦合可能是由于接触线钉扎。我们的结论是，胶体颗粒吸附到液体界面的动力学不确定由最小化的界面能和粘性耗散单独的接触线钉扎决定的时间尺度和途径的平衡。
2017-08-10 cond-mat.soft
Random Sequential Adsorption on mobile patches
最近提出了随机顺序吸附（RSA）模型的扩展，其动机是DNA功能化胶体颗粒对油滴的覆盖。粒子以均匀的通量F到达平坦的基底，但它们只能吸附在斑块上。如果斑块是自由的，则它们以扩散系数D在基底上扩散，并且当它们附着到吸附的颗粒时保持不动。吸附被认为是不可逆的，颗粒不能吸附在彼此的顶部。因此，系统达到堵塞状态，由单层组成，其中没有更多的颗粒可以吸附。我们进行了蒙特卡罗模拟，研究吸附动力学和堵塞状态形态的一维晶格。我们表明，虽然覆盖的时间依赖性取决于F和D，但干扰状态覆盖仅取决于F/D的比值。这一结果可以通过一个简单的平均场计算得到。我们还报告了两个不同的制度的功能依赖的堵塞状态覆盖的粒子的大小，低和高密度的补丁。
2018-04-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Effect of Polyelectrolyte Adsorption on Inter-Colloidal Forces
从理论上研究了半稀溶液中带电表面间聚电解质的行为。连续平均场方法用于计算数值浓度分布之间的两个电极保持在一个恒定的电位。广义接触定理将表面间力与浓度分布联系起来。数值结果表明，通过吸附聚电解质对表面电荷的过度补偿，可以导致等电荷表面之间的有效吸引。简单的标度参数使我们能够定性地表征表面间相互作用作为带电单体的分数p和盐浓度c_b的函数。在低盐制度中，我们发现在短距离，其中的聚合物被耗尽的表面间的间隙，强吸引力的两个吸附层重叠时，在短距离的强烈排斥。这种吸引力的大小与p^{1/2}成比例，其主导长度与a/p^{1/2}成比例，其中a是单体的大小。在较大距离处，两个吸附表面经由弱静电排斥相互作用。对于高盐浓度下的强聚电解质，聚合物对短距离吸引力的贡献与p/c_b^{1/2}成比例，长度与kappa*a^2/p成比例，其中kappa^{-1}是Debye-Huckel屏蔽长度。对于弱聚电解质在高盐浓度的相互作用是排斥的所有表面分离和衰减长度等于kappa^{-1}指数衰减。不可逆吸附的影响进行了讨论，以及它表明，在这种情况下，可以得到的表面间的吸引力。
1998-03-26 cond-mat.soft physics.chem-ph
Control of Buckling of Colloidal Supraparticles
本文通过调控水/油乳液液滴内局部pH值来操控粒子-表面活性剂相互作用，从而控制胶体超粒子屈曲过程并定制其最终形貌。
2024-09-01 cond-mat.soft
Morphology and Kinetics of Random Sequential Adsorption of Superballs: From Hexapods to Cubes
超级球代表一类颗粒，其形状由${|x|}^{2p}+{|y|}^{2p}+{|z|}^{2p} \le R^{2p}$定义，其中$p\in(0,\infty)$是“变形参数”。$0<p<0.5$代表六足状（凹八面体状）颗粒族，而对于$0.5\leq p<1$和$p>1$，分别具有凸八面体状和立方体状颗粒族，其中$p=1,\;0.5$和$\infty$代表球体、八面体和立方体。胶体沸石悬浮液，催化和吸附，以及生物医学磁性纳米颗粒只是超级球包装的几个应用。我们介绍了一种通用的方法来模拟随机顺序吸附的超级球，我们称之为“低熵”算法，与传统的算法，代表了一个“高熵”的方法。这两种算法分别产生干扰分数$ϕ_\infty(p)$和$ν(p)$的精确估计，该指数表征长时间吸附动力学$t$，$ϕ(\infty)-ϕ(t)\sim t^{-ν(p)}$。精确估计的$ϕ_\infty(p)$和$ν(p)$，并显示出在协议，在某些特殊的限制，与现有的分析和数值结果。
2019-05-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Impact of polyelectrolyte adsorption on the rheology of concentrated Poly(N-Isopropylacrylamide) microgel suspensions
研究了三种水溶性聚电解质对浓缩PNIPAm微凝胶悬浮液流变性的影响，发现PE的电荷符号、浓度和疏水性在温度高于体积相变温度时显著改变凝胶网络强度，揭示了静电作用在热敏微凝胶中的关键调控作用。
2023-05-20 cond-mat.soft
Reactive Monte Carlo Simulations for Charge Regulation of Colloidal Particles
本文采用反应蒙特卡罗模拟方法和电解质原始模型研究了胶体体系中控制电荷调节的酸碱平衡。模拟是在半巨正则系综中进行的，其中胶体悬浮液与盐和强酸的储层接触。胶体颗粒的内部被建模为低介电介质，不同于周围的水。计算了不同表面酸性基团数目、pH值、盐浓度和电解质类型的有效胶体电荷。在氯化钾的情况下，滴定曲线与使用电位滴定法获得的实验测量值进行了比较。一个很好的协议之间的模拟和实验。在氯化锂的情况下，通过锂离子的部分脱水来考虑特定的离子吸附。
2021-12-06 cond-mat.soft
Kinetic control of the coverage of oil droplets by DNA-functionalised colloids
我们报告了一项研究的可逆吸附的DNA涂层胶体互补功能化油滴。我们表明，它是可能的控制胶体颗粒的油滴的表面覆盖率，利用这一事实，即在缓慢吸附，成分逮捕发生之前，结构逮捕发生。因此，我们可以制备胶体包覆的油滴与“冻结”程度的加载，但完全遍历胶体动力学的液滴。我们说明了吸附的胶体相的平衡性质，通过探索准二维（2D）相行为的吸附胶体的影响下的耗尽相互作用。我们提出了一个简单的模型，说明了组成逮捕和结构遍历的性质模拟。
2016-03-18 cond-mat.soft
Impact of Short- and Long-range Forces on Protein Conformation and Adsorption Kinetics
研究了蛋白质淀粉酶在固/液界面上的吸附动力学。通过提供具有定制特性的基材，我们能够区分短程和长程相互作用的影响。通过胶体蒙特卡罗方法，包括密度波动引起的吸附蛋白质的构象变化，我们开发了一个方案，这是与实验观察到的三步动力学在特定的基板上是一致的。我们的观察表明，不仅表面化学决定的吸附蛋白质层的属性，但也范德华贡献的复合基板可能会导致不可忽略的影响。
2007-05-16 cond-mat.soft
Colloidal hard-rod fluids near geometrically structured substrates
密度泛函理论被用来研究胶体硬棒流体附近的一个单独的直角楔或边缘，以及附近的硬墙，这是周期性图案与矩形障碍。Zwanzig模型，其中的方向的杆被限制为三个正交的方向，但他们的位置可以连续变化，分析通过数值最小化的巨势。密度和取向顺序配置文件，过量吸附，以及表面和线张力的确定。计算结果显示出平行于并靠近楔角[边缘]的棒的富集[耗尽]。对于在几何图案化壁附近的流体，壁-各向同性液体界面被膜完全润湿作为两阶段过程发生，其中首先膜相填充屏障之间的空间，直到形成几乎平面的各向同性-膜液体界面，将屏障之间的空间中的较高密度的膜液体与较低密度的各向同性本体流体分离。在第二阶段中，当接近体各向同性时，发展出不同膜厚的双折射膜。
2004-03-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Geometric Frustration of Colloidal Dimers on a Honeycomb Magnetic Lattice
我们研究了在三角形磁性极小值的蜂窝晶格上组装的相互作用的顺磁性胶体的相行为和集体动力学。当每个钉扎位点恰好用两个粒子填充这些潜在的最小值时，实现了受抑的胶体分子晶体。外部面内旋转场被用来退火系统到不同的阶段，包括长程有序条纹，随机的完全包装环，迷宫和无序状态。在较高幅度的退火场，二聚体晶格显示两步熔融转变，其中最初不动的二聚体进行第一次局部旋转，后来打破了交换粒子跨越连续的晶格极小值。
2016-08-27 cond-mat.soft
Critical Casimir interaction between colloidal Janus-type particles in two spatial dimensions
我们研究胶体粒子与化学不均匀的表面悬浮在一个临界二元液体混合物。不均匀的颗粒表面是由补丁交替吸附偏好的两个组成部分的二元溶剂。通过用临界伊辛模型描述二元液体混合物\emph{at}及其相溶点，我们利用了它在二维空间中的共形不变性。这使我们能够准确地确定普遍的配置文件的顺序参数，能量密度和应力张量，以及他们的一些关联函数围绕一个单一的粒子的各种形状和配置的表面补丁。形式主义包括几个有趣的配置，包括Janus粒子的圆形和针形状的偶极对称和圆形粒子的四极对称。从这些单粒子的属性，我们构建了所谓的小粒子算子展开（SPOE），这使我们能够获得渐近精确的表达式的位置和方向相关的临界Casimir相互作用的粒子与遥远的物体，如另一个粒子或限制壁的半平面，带，或楔，与各种边界条件的序参量。在几种情况下，我们比较了大距离与近距离的相互作用（但在分子尺度上仍然很大）。我们还比较了我们的分析结果与最近的模拟数据的两个Janus粒子。
2019-08-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Charge Regulation of Colloidal Particles: Theory and Simulations
为了探索物理化学和生物物理系统中的电荷调节（CR），我们提出了一个具有粘性吸附位点的胶体颗粒模型，该粘性吸附位点解释了水合氢离子与表面官能团之间形成共价键的原因。使用这个模型和蒙特卡罗模拟，我们发现，标准的Ninham和Parsegian（NP）理论的CR导致的结果偏离显着从计算机模拟。NP方法的问题可以追溯到使用体相平衡常数来解释表面化学反应。为了解决这个困难，我们提出了一个新的理论CR。新方法的基本成分是粘性长度，这是非平凡的体积平衡常数相关。该理论被发现是在良好的协议与计算机模拟，没有任何可调参数。作为理论的应用，我们计算了含有羧基的胶体颗粒的有效电荷，作为pH值和盐浓度的函数。
2019-12-11 cond-mat.soft
Properties of patchy colloidal particles close to a surface: a Monte Carlo and density functional study
利用蒙特卡罗模拟和密度泛函理论研究了硬壁附近的片状粒子模型的行为。两个DFT方法，基于Wertheim的一阶微扰理论的关联自由能的均匀和非均匀版本。我们评估，通过模拟和理论，流体的平衡体相图和分析的表面性质的两个isochores，其中之一是接近液体侧的气液共存曲线。我们发现，密度分布附近的壁交叉从一个典型的高温吸附剖面的低温解吸一个，等容线接近共存。我们将这种行为与散装网络液体的性质联系起来，并发现在这种情况下，理论描述是相当准确的。然而，在非常低的温度下，形成几乎完全键合的网络，并且模拟揭示了DFT未捕获的第二吸附制度。我们跟踪这种失败的粒子，这被发现表现出表面诱导的取向顺序在这个政权的取向相关性的忽视。
2012-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Unravelling structural rearrangement of polymer colloidal crystals under dry sintering conditions
用X射线原位掠入射散射研究了聚苯乙烯胶体晶体在干烧条件下的结构重排。测量的衍射图案进行了分析，使用扭曲波玻恩近似（DWBA）理论和结构参数的生长胶体晶体的三种不同的颗粒大小的确定为在平面内和平面外的方向在一个膜。通过分析衍射峰位置、积分强度和宽度的温度演化，揭示了纳米尺度下晶畴结构重排的详细情况，包括热膨胀、颗粒形状转变和晶体非晶化。基于DWBA分析，我们证明了在干烧结过程中，晶体中胶体颗粒的形状从球形转变为多面体。我们的研究结果加深了对聚合物胶体晶体的热退火作为设计新纳米材料的有效途径的理解。
2018-07-03 cond-mat.soft
Effect of particle polydispersity on the irreversible adsorption of fine particles on patterned substrates
我们进行了广泛的蒙特卡罗模拟的图案化基板的细胞内的多分散磁盘的不可逆吸附。该模型捕捉相关功能的不可逆吸附的球形胶体颗粒图案基板上。该图案由（相等的）正方形单元组成，其中吸附可以发生，以正方形晶格的顶点为中心。需要两个独立的无量纲参数来控制图案的几何形状，即，以平均粒径测量的单元尺寸和单元-单元距离。然而，为了描述相图，还需要两个额外的无量纲参数，最小和最大颗粒半径。我们发现，任何两个相邻的区域之间的相变相图只取决于最大和最小的颗粒尺寸，但不对半径的分布函数的形状。我们认为大小分散高达20%的平均半径使用物理动机截断高斯尺寸分布，并专注于制度，吸附颗粒不与那些以前吸附在相邻的细胞表征堵塞的状态结构。这项研究概括了以前的精确关系单分散颗粒占尺寸分散。由于图案的存在，覆盖显示出对小区大小的非单调依赖性。该图案还影响吸附颗粒的半径，其中观察到特别是在高多分散性下的较小半径的优先吸附。
2012-06-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Monte Carlo Simulation of Evaporation Driven Self-Assembly in Suspension of Colloidal Rods
采用动力学蒙特卡罗（MC）模拟方法研究了含棒状颗粒的胶体膜的垂直干燥过程。使用二维正方形晶格来处理该问题，并且将棒表示为线性$k$ -聚体（即，占据$k$邻近位点的颗粒）。使用具有$k$ -聚体的各向同性取向的随机顺序吸附（RSA）模型产生干燥前的初始状态（$k$ -聚体沿水平$x$和垂直$y$方向的取向是等概率的）。在RSA模型中，禁止$k$ -聚体的重叠。在蒸发过程中，上界面以$u$的线速度在垂直方向上下降，并且$k$ -mer经历平移布朗运动。MC模拟在不同的初始浓度$p_i$（$p_i \in [0, p_j]$，其中$p_j$是堵塞浓度）、$k$ -聚体长度（$k \in [1, 12]$）和溶剂蒸发速率$u$下进行.对于完全干燥的膜，检查了$k$ -聚体的空间分布及其在$x$和$y$方向上的电导率。观察到沿$x$和$y$方向取向的$k$ -mer的显著蒸发驱动自组装和取向分层。分层程度随$k$值的增加而增加。通过改变$p_i$、$k$和$u$的值，可以精细地调节膜的电导率的各向异性。
2016-09-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kinetic Arrest in Polyion-Induced Inhomogeneously-Charged Colloidal Particle Aggregation
吸附在带相反电荷的球形胶体颗粒上的聚合物链可以显著地改变颗粒-颗粒相互作用。对于足够量的添加的聚合物，原始的静电排斥甚至可以变成有效的吸引力，并且可以形成相对大的动力学稳定的聚集体，其显示出几个意想不到的和有趣的特性和一些有趣的生物技术含义。两个相反的粒子之间的吸引力的相互作用的贡献来自于在相反的带电粒子表面的聚离子的相关吸附，导致在一个非均匀的表面电荷分布。本文采用蒙特卡罗模拟研究了聚离子诱导的胶体复合物的聚集动力学。Velegol和P.K. Thwar，Langmuir，17，2001]。结果表明，在电荷异质性的存在下，聚集过程减慢，由于逐步增加的势垒高度聚集后。在此框架内，实验观察到的聚电解质-脂质体溶液中的簇相应被视为动力学被捕状态。
2008-05-26 cond-mat.soft
Long-range-interactions induced ordered structures in deposition processes
我们提出了一个新的顺序吸附模型，其中吸附颗粒经历偶极相互作用。我们表明，在这些长程相互作用的存在下，在吸附层中的高度有序的结构可能会在低温下诱导。这种新的现象学表现为对关联函数和干扰极限的显着变化，相对于非相互作用粒子的情况。我们的研究可能是相关的理解磁性胶体颗粒在磁场的存在下的吸附。
1998-05-05 cond-mat.soft
Hard core-soft shell particles near repulsive interfaces: interplay between adsorption, aggregation and diffusion
具有硬核和软壳的胶体颗粒的行为已经引起了物理化学界面研究人员的注意，不仅由于大量的应用，而且由于这些系统在本体和界面处的独特性质。两相界面的吸附可以提供分子排列的信息。通过这种方式，我们进行Langevin动力学模拟聚合物接枝纳米粒子。我们采用最近获得的核心软化势分析之间的关系，结构和动力学性质的纳米粒子附近的固体排斥表面的吸附。考虑了两种情况：平坦的或结构化的墙壁。在低温下，在吸附中观察到最大值。它与流体到簇的过渡有关，并且在接触层扩散中具有最小值，并且通过核心软化相互作用中的尺度之间的竞争来解释。由于长程排斥，颗粒在低密度下停留在对应于该长度尺度的距离处，并且随着填充增加而克服排斥势垒。然而，增加温度，动能的增益允许胶体即使在低密度下也克服长程排斥势垒。因此，在吸附中不存在竞争且未观察到最大值。
2021-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Rotating Micro-Spheres for Adsorption Monitoring at a Fluid Interface
假设：一系列的现象，如乳化和乳化稳定性，泡沫形成或液体蒸发，都与吸附胶体颗粒的动力学密切相关。阐明隐含的机制是正确设计许多不同类型材料的关键。实验：在流体界面附近被迫旋转的微球表现出旋转平移的流体动力学机制，一旦颗粒突出界面，该机制就受到毛细管扭矩的阻碍。在这些条件下，在移动球的比例的时间演变提供了一个直接的描述的吸附动力学，而颗粒加速度\deceleration的显微镜监测通知吸附\desorption动力学。在这项工作中，所提出的策略被施加在空气/水界面加载带负电荷的球形磁性颗粒，被迫旋转的旋转磁场的作用。调查结果：所提出的方法使吸附/解吸动力学过程的最早阶段，当检测到一小部分颗粒的解吸，以及估计近似值的吸附/解吸常数。所得结果表明，一价盐或阳离子（阴离子）表面活性剂的添加促进（抑制）吸附和颗粒之间永久键的形成。
2022-02-19 cond-mat.other cond-mat.soft
Dynamics of Irreversible Particle Adsorption to Fluid Interfaces
针对颗粒在流体界面的不可逆吸附，本文耦合扩散与 RSA 边界条件建立统一模型，揭示扩散限制向动力学限制的转变并给出预测框架。
2025-07-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Long-range attraction of particles adhered to lipid vesicles
许多生物系统将脂质膜的薄片折叠成复杂的三维结构。这种微观折纸通常由蛋白质在膜上的吸附和自组装介导。作为研究吸附介导的相互作用的模型系统，我们研究了粘附在脂质囊泡上的微米颗粒的集体行为。我们使用粒子轨迹的极大似然分析来估计胶体相互作用。当粒子被一个张力膜高度包裹时，我们观察到强烈的长程吸引力，典型的结合能为150 $k_B T$，并且有显著的力延伸到几微米。
2016-10-10 cond-mat.soft physics.bio-ph
Controlling Porosity in Supraparticles Composed of Colloidal Rods and Spheres
Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.（德累斯顿莱布尼茨聚合物研究所）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Auburn University（奥本大学）
通过模拟研究棒状和球形胶体颗粒在液滴干燥过程中组装成超颗粒，选择性移除一种颗粒后形成多孔结构，发现剩余颗粒形成连通网络，孔隙率受颗粒尺寸和形状影响。
2026-06-16 cond-mat.soft
Contact-line pinning controls how quickly colloidal particles equilibrate with liquid interfaces
先前的实验表明，球形胶体颗粒在吸附到液-液界面后缓慢地松弛到平衡，尽管大的界面能量梯度驱动吸附。已经解释了在颗粒的表面上的接触线的瞬态钉扎和脱钉的慢弛豫。然而，钉扎位点的性质还没有被详细研究。我们使用数字全息显微镜跟踪各种胶体球-无机和有机，电荷稳定和空间稳定，水和非水-因为它们突破液体界面。我们发现，几乎所有的这些粒子在时间尺度上的弛豫时间远远大于预期的粘性耗散。通过比较我们的研究结果的钉扎动力学的理论模型，我们推断每个缺陷的面积是在几个平方纳米的顺序为我们检查的每个胶体，而每个缺陷的能量可以从几个$kT$为非水和无机球的几十个$kT$为水性聚合物颗粒。结果表明，可能的钉扎网站固有的胶体颗粒-表面粗糙度的情况下，二氧化硅颗粒和接枝聚合物的情况下，聚合物颗粒的“头发”的形貌特征。我们的结论是，慢松弛必须考虑到在实验和应用中，如皮克林乳液，涉及胶体连接到接口。该效应对于水性聚合物颗粒特别重要，其强烈地钉扎接触线。
2016-10-10 cond-mat.soft
Aggregation of amphiphilic polymers in the presence of adhesive small colloidal particles
研究了两亲聚合物与能够可逆地粘附在链上的小胶体的相互作用。溶液中的粘性小胶体能够动态地结合两个聚合物链段。这种关联导致聚合物网络构型的拓扑变化，例如成环和交联，尽管可逆的粘附允许胶体沿着链骨架滑动。以前的分析只考虑链网络中的静态拓扑。我们表明，滑动的自由度，确保了主导地位的小循环，在其他结构，从而产生了一个新的角度来分析这个问题。结果适用于胶体颗粒和星形聚合物之间的平衡分析，以及嵌段共聚物胶束。结果是相关的可逆吸附的二氧化硅颗粒到亲水性聚合物，用于在形成的过程中的类型SBA或MCM的介孔材料，交联的环糊精分子线程上的聚合物和形成的结构称为聚轮烷。胶体的电晕上的粘附，后者诱导胶束化和生长的更大的胶束的数量的胶体的增加，与实验数据一致。
2010-10-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Robust Scaling of Strength and Elastic Constants and Universal Cooperativity in Disordered Colloidal Micropillars
研究了由3和6 μ m聚苯乙烯颗粒组成的双分散胶体自支撑微柱的单轴压缩行为。限制柱的机械退火使得能够改变胶体玻璃的相空间中的填充分数。测得的归一化强度和弹性模量的退火独立微柱跨越几乎三个数量级，尽管类似的塑性形态受剪切带。我们测量了极限强度和弹性常数之间的稳健相关性，该相关性不随相对湿度变化，这意味着$\sim$ 0.01的临界应变与金属玻璃（MG）中观察到的应变惊人相似[WL约翰逊，K. Samwer，Phys. Rev. Lett. 95，195501，2005]并暗示了协作塑性形变的普遍模式。我们估计的特征应变的基础合作塑性事件，考虑所需的能量，以创建一个Eshelby椭圆形夹杂在弹性矩阵。我们发现，特征应变是相似的，发现在实验和模拟中的其他无序固体具有不同的键合和颗粒尺寸，这表明一个通用的标准，在玻璃材料的弹性到塑性转变的能力有限的塑性流动。
2014-08-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
From Lyotropic to Thermotropic Behavior: Solvent-Free Liquid Crystalline Phases in Polymer-Surfactant-Conjugated Rod-shaped Colloidal Viruses
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Univ. Bordeaux, CNRS, Centre de Recherche Paul-Pascal, UMR 5031（波尔多大学，法国国家科学研究中心，保罗·帕斯卡研究中心）
通过共价耦合低分子量 PEG 基聚合物表面活性剂到 fd 病毒表面，实现无溶剂 thermotropic 相行为，展示了一种将 lyotropic 转换为 thermotropic 相行为的高效方法。
2026-01-13 cond-mat.soft
Homogeneous deposition of particles by absorption on hydrogels
当含有胶体颗粒的液滴在表面上蒸发时，由于朝向接触线的内部流动，经常观察到由这些颗粒制成的圆形污渍。为了阻止这种效应，已经提出了几种方法，例如通过添加表面活性剂或控制颗粒之间的相互作用来进行流动改性。所有这些策略都涉及液相，同时保持干燥过程。然而，替代蒸发吸收到基板上的溶剂已经调查less.Here，我们表明，含有胶体颗粒的液滴沉积在溶胀水凝胶可以导致一个几乎均匀的涂层。我们报告的实验和理论，探讨凝胶溶胀，沉积的均匀性和颗粒在基板上的吸附动力学之间的关系。我们的研究结果表明，通过吸收排出溶剂为均匀涂层提供了一条稳健的途径。
2015-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Alignment of cylindrical colloids near chemically patterned substrates induced by critical Casimir torques
最近的实验已经证明了一个波动引起的横向捕获的球形胶体颗粒浸没在二元液体混合物附近的临界分层点，并暴露于化学图案化的基板。受这些实验的启发，我们研究了这种有效的相互作用，被称为临界卡西米尔效应，细长的圆柱形胶体。这增加了定向自由度。当胶体颗粒靠近化学结构化基底时，作用在胶体上的临界Casimir扭矩出现。我们根据Derjaguin近似计算这个扭矩。后者的有效性范围通过平均场论进行评估。这种评估表明，Derjaguin近似是可靠的实验相关制度，使我们将其扩展到Janus粒子赋予相反的吸附偏好。我们的分析表明，关键的Casimir相互作用能够实现良好定义的，可逆的化学均匀和Janus圆柱体的对齐。
2014-05-08 cond-mat.soft
Swelling cholesteric liquid crystal shells to direct colloids at the interface
本文利用胆甾相双乳液的渗透溶胀和壳层动态减薄，通过调节表面能与体相能的竞争，将界面胶体粒子引导组装成线性聚集体并稳定拓扑缺陷，揭示了动力学路径在液晶粒子组装中的关键作用。
2020-01-04 cond-mat.soft
Universal Features of Annealing and Aging in Compaction of Granular Piles
我们探讨压实动力学的颗粒堆后，从液体到玻璃状政权硬淬火。首先，我们建立，否则非热颗粒堆在攻丝过程中表现出退火行为相媲美的玻璃态聚合物或胶体系统。像那些其它系统一样，堆经历玻璃化转变，并且对于不同的退火速度在低搅拌下“冻结”成不同的非平衡玻璃态，在高搅拌下从相同的初始平衡态开始。然后，我们将系统从高度搅拌状态瞬时淬火到低于玻璃化转变状态，以研究随后的老化动力学。在该经典老化方案中，密度增加（即，堆的势能在几十年的时间内递减。而不是系统范围内，热力学措施，在这里，我们确定了间歇性的，不可逆的事件（“地震”），实际上驱动玻璃弛豫过程。我们发现，事件率减速双曲线，这解释了所观察到的密度增加时，向下位移的综合贡献进行评估。我们认为，这样一个双曲线减速事件率是一致的对数泊松过程，也发现作为一个普遍的功能，在许多热玻璃老化。
2020-12-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Specific Ion Effects of Trivalent Cations on the Structure and Charging State of $β$-Lactoglobulin Adsorption Layers
在这项工作中，我们解决了Y $^{3+}$和Nd $^{3+}$阳离子的乳清蛋白$β$-乳球蛋白（BLG）的吸附在空气-水界面的电解质浓度的函数的影响。这两种阳离子引起非常相似，但在界面和本体溶液中的戏剧性的变化。在这里，应用了电子迁移率和振动和频产生光谱（SFG）的测量，并且一致地显示出对于15 $μ$ M的BLG浓度，在Y $^{3+}$或Nd $^{3+}$的30（本体）和40（界面）$μ$ M的非常低的离子浓度下BLG净电荷的反转。来自界面BLG的Asp或Glu残基的羧酸伸缩振动的SFG光谱显示羧酸伸缩频率的显著变化，我们将其与Y $^{3+}$或Nd $^{3+}$离子与蛋白质羧酸基团的特异性和有效结合相关联。BLG部分与绑定的三价离子的特征重入缩合被发现在一个广泛的浓度范围内的点周围的零净电荷。当离子浓度为50 $μ$ M时，BLG的胶体稳定性最高。<20 $μ$ M and >对BLG溶液宏观泡沫的研究表明，界面荷电状态与泡沫稳定性之间存在结构-性能关系。事实上，当界面净电荷可忽略时，发现在20 $μ$ M离子浓度下泡沫稳定性最小。我们的研究结果提供了新的信息在液-气界面的蛋白质/离子分散体的电荷反转。因此，我们认为我们的研究结果是澄清界面处重入冷凝效应及其与泡沫稳定性相关性的重要一步。
2020-07-15 cond-mat.soft physics.chem-ph
A DNA-encoded recipe to direct multi-stage colloidal assembly
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Brandeis University（布兰迪斯大学）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
本文提出一种基于DNA的配方，通过编程生物分子反应控制胶体自组装路径，实现对动力学稳定态的定向组装，展示了可编程的动力学控制在复杂结构形成中的潜力。
2025-09-27 cond-mat.soft
Self-chemophoresis in the thin diffuse interface approximation
Universidad de Sevilla（塞维利亚大学）；Instituto Carlos I de Física Teórica y Computacional（卡洛斯一世理论与计算物理研究所）
本文研究了薄扩散界面近似下自化学趋化作用的机制，通过球形粒子的积分表示法重新审视了趋化速度的计算方法，并探讨了近似条件对粒子运动的影响。
2024-07-04 cond-mat.soft
Conceptualizing flexible papers using cellulose model surfaces and polymer particles
本文利用纤维素模型表面和AFM技术研究了核壳颗粒与微凝胶在纤维素上的吸附脱附行为及纳米力学特性，揭示了静电驱动吸附、结构形态主导脱附以及退火增强粘附的机制，为开发功能性纤维素复合材料提供了理论基础。
2023-10-30 cond-mat.soft
