Unexpected drop of dynamical heterogeneities in colloidal suspensions approaching the jamming transition
当接近玻璃（在分子流体\cite{Donth}中）或堵塞（在胶体和颗粒\cite{LiuNature1998}中）转变时，动力学急剧减慢，没有明显的结构变化。动力学异质性（DH）起着至关重要的作用：结构松弛通过尺寸为$ξ$ \cite{WeeksScience2000,DauchotPRL2005,Glotzer,Ediger}的颗粒“斑点”的相关重排发生。在接近这些转变时，$ξ$在玻璃形成体\cite{Glotzer,Ediger}、胶体\cite{WeeksScience2000,BerthierScience2005}和受驱动的颗粒状材料\cite{KeysNaturePhys2007}中生长，从而加强了玻璃和堵塞转变之间的相似性。然而，很少有人知道的DH的行为非常接近动力学逮捕。在这里，我们在胶体中测量"动态磁化率“的最大值，$χ^*$，其生长通常与$ξ$ \cite{LacevicPRE}的生长相关。$χ^*$最初随着体积分数$ϕ$而增加，如在\cite{KeysNaturePhys2007}中，但在非常接近堵塞时显著地下降。我们表明，这种意想不到的行为的结果之间的竞争的增长$ξ$和减少颗粒位移与重排在非常密集的悬浮液，揭示了一个比预期的情况更丰富。
2008-07-02 cond-mat.soft
Scaling of fluctuations in a colloidal glass
我们报告的实验测量的胶体玻璃中的粒子动力学，以了解与合作运动的粒子在玻璃制度的动力学不均匀性。研究了老化胶体玻璃中相关函数和响应函数的局域和全局涨落。观测值显示普遍的标度行为修改后的幂律，高原占主导地位的异质性较低的短时间政权和幂律尾巴占主导地位的高度异质性的长时间政权。
2006-11-01 cond-mat.soft
Dynamic heterogeneities in attractive colloids
我们研究了形成的胶体凝胶的分子动力学模拟的胶体悬浮液模型的装置。在低温和低体积分数下观察到具有凝胶状特征的减缓，这是由于形成了持久性结构。我们发现，在低体积分数的动态磁化率，描述动态的异质性，表现出一个大的高原，主要由集群的长寿债券。在较高的体积分数下，当颗粒的拥挤效应开始出现时，它向以峰值为特征的状态过渡。我们引入了一个合适的平均集群大小的集群的单体连接的“持久”键，很好地描述了动态的敏感性。
2007-07-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Onset of flow in a confined colloidal glass under an imposed shear stress
利用数值模拟方法研究了在均匀剪切应力作用下的受限胶体玻璃。在宏观和微观尺度上，随后的动力学在流动的开始进行了研究。当施加的应力逐渐减少时，稳定流开始的时间尺度发散，与长寿命的空间不均匀性。在此屈服应力区附近，观察到剪切带结构形式的持续蠕变。
2014-10-26 cond-mat.soft
Spatial and temporal dynamical heterogeneities approaching the binary colloidal glass transition
我们研究了浓缩的二元胶体悬浮液，模型系统，它具有作为颗粒的体积分数$ϕ$增加的玻璃化转变。我们使用共聚焦显微镜直接观察粒子运动与$ϕ$范围从0.4到0.7的致密样品。我们的二元混合物具有颗粒直径比$d_S/d_L=1/1.3$和颗粒数量比$N_S/N_L=1.56$，选择它们以抑制结晶并实现长时间观察。在玻璃化转变附近，我们发现粒子动力学在空间和时间上都是不均匀的。大多数移动粒子出现在空间局部群体中。表征这些移动区域的长度尺度随着接近玻璃化转变而略微增长，所看到的最大长度尺度是$\sim 4$小粒径。我们还研究了使用动态磁化率$χ_4$的时间波动，并发现随着玻璃化转变的接近，波动增长。空间和时间的动力学异质性的分析表明，较小的物种在促进粒子重排中起着重要的作用。我们的样品中的玻璃化转变发生在$ϕ_g \approx 0.58$下，所有具有$ϕ>ϕ_g$的样品均观察到老化特征。
2010-08-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Frustration of the isotropic-columnar phase transition of colloidal hard platelets by a transient cubatic phase
使用模拟和理论，我们表明，立方相是亚稳态的三个模型硬血小板。流体中的垂直颗粒堆叠的局部有利结构通过导致玻璃化的几何挫折来防止柱状相的形成。此外，我们发现一个直接的结构和动态的不均匀性之间的联系，在合作旋转的颗粒堆，这是至关重要的失透过程。最后，我们表明，玻璃立方相的寿命可以通过令人惊讶的小颗粒形状的差异进行调整。
2011-12-06 cond-mat.soft
Influence of particle size polydispersity on dynamical heterogeneities in dense particle packings
该研究通过共聚焦显微镜实验和分子动力学模拟，发现增加颗粒尺寸分布宽度可流化阻塞的颗粒悬浮液，揭示了尺寸多分散性对致密颗粒堆积动力学非均匀性的影响，对相关工业加工有重要意义。
2024-09-10 cond-mat.soft
Dynamical Anisotropy of a Colloidal Glass Under Pressure
The Institute for Advanced Studies, Wuhan University（武汉大学高等研究院）；Department of Physics, Wenzhou University（温州大学物理系）
本研究通过毛细管中胶体玻璃施加压力，首次揭示压力下动力学各向异性（平行方向运动更快），并发现动力学冻结而结构变化温和，为玻璃制造提供设计原则。
2026-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Time dependence in large amplitude oscillatory shear: a rheo-ultrasonic study of fatigue dynamics in a colloidal gel
我们报告的屈服应力材料，即有吸引力的炭黑颗粒制成的胶体凝胶，提交大振幅振荡剪切应力（LAOStress）的响应。在远低于其表观屈服应力的恒定应力幅下，凝胶显示疲劳并逐渐从弹性固体转变为粘性流体。应变响应、傅立叶光谱和李萨如图的时间分辨分析允许定义与凝胶的屈服和流化相关的两个不同的时间尺度$τ_w<τ_f$。流变学与超声成像的耦合进一步导致LAO应力响应的局部图像，其中凝胶首先在$τ_w$的壁处失效，然后经历涉及固体-流体共存的缓慢非均相流化，直到整个样品在$τ_f$为流体。在梯度和涡度方向上观察到空间不均匀性，并建议由周围的流化悬浮液侵蚀成宏观域的最初solidlike凝胶的碎片。
2014-01-14 cond-mat.soft
A Lattice-Boltzmann model for suspensions of self-propelling colloidal particles
本文提出了一种格子玻尔兹曼方法，用于模拟二维自推进（主动）胶体粒子。考虑了活性粒子表面力分布的对称性和非对称性。由一个单一的活性粒子产生的速度场，改变其方向随机，以及所涉及的不同的时间尺度的详细特征。流体中的稳态速度分布，从活动中产生的，示出偏离平衡分布相当大。
2006-01-23 cond-mat.soft
Diffusion of Globular Macromolecules in Liquid Crystals of Colloidal Cuboids
高分子在稠密胶体悬浮液中的扩散是科学与工程中一个有趣的跨学科课题。虽然已经进行了重大的努力，以建立拥挤的动态大分子的影响，不太清楚的是长程有序所发挥的作用。在这项工作中，我们进行动态蒙特卡罗模拟，以评估有序拥挤的重要性，在这里建模为球形示踪剂，悬浮液中的胶体长方体的球状大分子的扩散。我们首先调查的扩散，这样的客人示踪剂在非常弱的有序的主机相的长方体，并通过增加密度以上的各向同性的，以-双相边界，研究的影响施加的液晶相的发生的长程取向有序。为此，我们分析了一个频谱的动力学特性，澄清存在的慢和快示踪剂和高斯行为的偏差的程度。我们的研究结果揭示了存在的随机取向的簇的立方体，显示一个相对较大的尺寸在致密的各向同性相，但基本上是不存在的在α相。我们认为，这些集群是负责一个明显的非高斯动力学，是弱得多的取向有序平滑了这种结构的不均匀性的α相。
2021-05-31 cond-mat.soft
Hyperuniform density fluctuations and diverging dynamic correlations in periodically driven colloidal suspensions
颗粒不可逆性的出现在周期性驱动的胶体悬浮液已被解释为导致从非平衡相变到吸收状态或从颗粒轨迹的混沌性质。使用一个简单的模型的驱动悬浮液，我们表明，非平衡相变是伴随着超均匀的静态密度波动附近的过渡，在那里我们也观察到强大的动态不均匀性，让人想起在玻璃材料中的动态。我们发现，单粒子动力学成为间歇性和强烈的非菲克，集体动力学成为空间相关的不同的长度尺度。我们的研究结果表明，这两个理论上的dupi可以实验区分使用粒子分辨测量标准的静态和动态观测。
2015-04-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Diffusive contact between randomly driven colloidal suspensions
研究随机驱动胶体悬浮液在扩散接触下的弛豫过程，发现有效温度对驱动频率非单调依赖，且稳态密度分布由化学势与有效温度之比相等决定。
2025-04-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effects of polydispersity on the glass transition dynamics of aqueous suspensions of soft spherical colloidal particles
合成了溶胀率几乎恒定、多分散指数（PDIs）在较宽范围（7.4%~ 48.9%）内变化的温敏性聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）胶体粒子，研究了多分散性对PNIPAM胶体软粒子悬浮动力学的影响。使用动态光散射（DLS）和扫描电子显微镜（SEM）表征PNIPAM颗粒。这些胶体悬浮液的零剪切粘度（$η_{0}$）数据，从流变实验估计为悬浮液的有效体积分数$ϕ_{eff}$的函数，随着$ϕ_{eff}$的增加而增加，并且在$ϕ_{eff}=ϕ_{0}$处显示出显著增加。作为$ϕ_{eff}$函数的$η_{0}$数据与Vogel-Fulcher-Tammann（VFT）方程拟合良好。观察到增加的PDI导致越来越脆弱的过冷液体状行为，其中从VFT方程的拟合中提取的参数$ϕ_{0}$向更高的$ϕ_{eff}$移动。所观察到的脆性增加是由于在这些多分散悬浮液中的动力学不均匀性（DH）的流行，而在$ϕ_{0}$的同时转移归因于最小和最大颗粒的动力学的解耦。最后，据观察，这些悬浮液的固有非线性，估计在第三谐波附近的$ϕ_{0}$在傅立叶变换振荡流变实验，随着PDI的增加而增加。我们的研究结果与多分散硬球胶体玻璃的理论预测和模拟结果一致，清楚地表明，堵塞的多分散胶体颗粒的悬浮液可以有效地流化与增加的PDI。
2017-10-31 cond-mat.soft
Differential Variance Analysis of soft glassy materials: a direct method to quantify and visualize dynamic heterogeneities
许多非晶材料表现出空间异质动力学，因为同一系统的不同区域以不同的速率弛豫。这种被称为动态异质结的特征对于理解简单模型系统中的堵塞过渡至关重要，目前被认为非常有希望表征工业和生物相关的更复杂的流体。不幸的是，动态不均匀性的测量通常需要sophysticated实验装置，并由少数专业团体进行。现在可以定量表征的松弛过程和出现的动态异质性，使用一种简单的方法，在这里验证的硬球胶体玻璃的视频显微镜数据。我们称这种方法为差分方差分析（DVA），因为它侧重于差分帧的方差，获得减去图像在不同的滞后时间。此外，直接可视化的动态不均匀性自然出现在微分框架，当滞后时间被设置为一个对应于最大的动态敏感性。这种方法为有效地表征和定制各种软材料开辟了道路，从复杂的配方产品到生物组织。
2017-04-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergence and percolation of rigid domains during colloidal glass transition
使用视频显微镜，我们测量本地的空间约束无序的二元胶体样品，从稀释的流体堵塞的玻璃，并探测其空间和时间的相关性，在玻璃化转变过程中的本地动态。我们观察到的林德曼标准，这正好与发病的玻璃态动力学在过冷液体内的约束和本地动态之间的显着相关性的出现。流体中的刚性域被确定的基础上的本地约束，并表现出逾渗过渡附近的玻璃化转变，伴随着动力学的不均匀性的出现。我们的研究结果表明，空间的约束，而不是非晶结构的几何形状是关键，连接在无序材料中的复杂的时空相关性。
2019-02-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Dynamical facilitation governs glassy dynamics in suspensions of colloidal ellipsoids
当代凝聚态物理的最大挑战之一是确定从液体形成玻璃的起源基本上是热力学的还是动力学的。虽然热力学范式已经主导了几十年的理论研究，动力学促进（DF）理论的纯动力学的角度已经取得了显着的最近一段时间。特别是，最近的实验和模拟强调了使用由球形粒子组成的简单模型系统促进的重要性。然而，绝大多数液体具有颗粒形状和相互作用的各向异性，因此必须检查复杂的玻璃形成剂的促进作用。在这里，我们将DF理论应用到具有取向自由度以及各向异性吸引相互作用的系统。通过分析胶体椭球体上的实验数据，我们表明，促进在平移以及取向弛豫中起着关键作用。此外，我们表明，引入吸引力的相互作用导致空间解耦的平移和旋转的便利化，随后导致动力学异质性的解耦。最引人注目的是，DF理论可以预测存在的折返玻璃化转变的基础上的统计本地化的动态事件，称为激发，其持续时间大大小于结构弛豫时间。我们的研究结果铺平了道路，系统地测试DF的方法在复杂的玻璃形成者，也建立了促进在过冷液体的结构松弛的意义。
2014-08-02 cond-mat.soft
Active doping controls the mode of failure in dense colloidal gels
本文通过模拟表明，在深度退火多分散胶体凝胶中嵌入主动粒子，其游泳力可在临界值处引发脆性—延性失效模式转变，并改变孔隙、吸引力分布与动力学非均匀性。
2024-11-25 cond-mat.soft
Full alignment of colloidal objects by programmed forcing
通过分析和模拟，我们展示了两种方法，实现一组相同的，不对称的胶体物体随机分散在流体中的完全取向对齐。在恒定场中的沉降或电泳可以导致部分对准，其中物体围绕共同的体轴旋转，但是这些物体的旋转相位是随机的。我们表明，这种相位紊乱可以通过两种形式的编程强迫。首先，简单地在两个方向之间交替施加力可以任意地减少方向的统计熵。第二，类似于磁共振，向所施加的场添加小的旋转分量可以导致对象取向的相位锁定。我们确定了一个广泛的类通用对象的对齐条件，并讨论了实际的限制。
2012-09-24 cond-mat.soft
Ultra-long-range dynamic correlations in a microscopic model for aging gels
我们使用大规模的计算机模拟来探索胶体凝胶微观模型中的非平衡老化动力学。我们发现，凝胶化从动力学逮捕相分离是伴随着“异常”粒子动力学揭示超扩散粒子运动和压缩的时间关联函数的指数松弛。动态的时空分析揭示了间歇性的异质性，在非常大的长度尺度上产生空间相关性。我们的研究是第一个微观分辨模型再现所有功能的自发老化动力学实验观察到的软材料。
2016-05-31 cond-mat.soft
Restricted Dislocation Motion in Crystals of Colloidal Dimer Particles
在高面积分数下，胶体二聚体颗粒的单层形成简并晶体（DC）结构，其中颗粒叶占据三角形晶格位点，而颗粒沿三个晶格方向中的任一个随机取向。我们报告说，位错滑移在DC被阻止某些粒子的取向。这些障碍物之间的晶格常数的平均数是4.6 +/- 0.2在实验观察到的DC晶粒和6.18 +/- 0.01在模拟单晶DC。观察到超过这些障碍物的位错传播通过位错反应进行。我们估计，位错对分离通过这样的反应，否则缺陷免费DC的能量成本与最终的分离线性增长，暗示DC的材料特性可能是显着不同的2-D晶体的球体。
2008-11-07 cond-mat.soft
Colloidal hydrodynamic interactions in viscoelastic fluids
本文通过光镊捕获胶体并诱导平移-旋转耦合，以蠕虫状胶束溶液为案例，揭示了粘弹性流体中胶体流体动力学相互作用的时间依赖性和结构记忆效应，发现非线性应变恢复可产生流动反转与流体动力学吸引，并指出标准连续介质模型在胶体尺寸与聚合物特征长度相当时失效。
2025-08-19 cond-mat.soft
General Non-equilibrium Theory of Colloid Dynamics
本文应用Onsager正则热涨落理论的非平衡态推广，导出了描述胶体液体瞬时局部浓度分布n（r，t）统计性质的自洽理论，它是由其平均值n（r，t）和协方差σ（r，r '; t）\equiv <δn（r，t）δn（r '，t）>，其涨落δn（r，t）= n（r，t）- n（r，t）.这两个粗粒度方程涉及局部迁移率函数b（r，t），其又根据两次关联函数C（r，r' ; t，t'）\equiv <δn（r，t）δn（r '，t'）>的记忆函数来写。对于给定的胶体粒子和外加场之间的有效相互作用，所得到的自洽理论旨在描述强关联胶体液体从具有任意均值和协方差n^0（r）和σ^0（r，r '）的初始状态向其平衡态的演化，其特征在于平衡局部浓度分布n^（eq）（r）和协方差σ^（eq）（r，r'）。该理论还提供了一个一般的理论框架来描述与动态逮捕过渡，如老化，空间异质性的影响不可逆的过程。
2010-11-17 cond-mat.soft
Ordering of Binary Colloidal Crystals by Random Potentials
结构缺陷在凝聚态物质中普遍存在，并不总是令人讨厌的。例如，它们是安德森局域化和超均匀性等现象的基础，现在正被用来设计新材料。在这里，我们实验表明，在一个2D的二元胶体晶体的结构缺陷的密度可以设计一个随机的潜力。我们使用光学散斑图案产生随机势，其诱导力强烈地作用于一种粒子（强粒子），而弱地作用于另一种粒子（弱粒子）。因此，强粒子更多地被吸引到光学势的随机分布的局部最小值，在胶体晶体的晶体结构中留下缺陷的痕迹。虽然如所预期的，晶体有序性最初随着强颗粒的分数增加而降低，但对于足够大的分数，晶体有序性令人惊讶地恢复。我们证实了我们的实验结果与粒子为基础的模拟，这使我们能够阐明这种非单调行为的结果从粒子之间的竞争潜力和粒子粒子之间的相互作用。
2019-03-04 cond-mat.soft
Intermediate-range order governs dynamics in dense colloidal liquids
传统观点认为，液体是完全无序的，在最近邻距离之外缺乏重要的结构。最近的观察颠覆了这一观点，并表明液体中的微观结构惊人地丰富，在许多物理，生物和工业过程中起着关键作用。然而，揭示这种结构的方法要么是系统特定的，要么产生的结果在物理上并不直观。在这里，通过单粒子分辨三维共聚焦显微镜成像和使用最近推出的四点关联函数，我们表明，双分散胶体液体具有高度非平凡的结构，包括交替层与二十面体和十二面体的顺序，它远远超出最近邻的距离和增长与过冷。通过量化粒子水平上的系统的动态，我们建立了这是一个中程秩序，而不是短程秩序，它具有一个一对一的相关性与动力学的不均匀性，一个属性直接相关的玻璃液体的弛豫动力学。我们的实验结果提供了一个直接的和备受追捧的液体的结构和动力学之间的联系，并为探索这种中程秩序在其他液态过程的后果铺平了道路。
2023-02-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Growing Dynamical Facilitation on Approaching the Random Pinning Colloidal Glass Transition
尽管经过了几十年的研究，液体转变成玻璃的过程从根本上说是热力学的还是动力学的仍有待确定。虽然观察到的增长长度尺度与随机一级跃迁理论（RFOT）等热力学观点一致，但动力促进（DF）理论的纯动力学方法缺乏实验验证。此外，对于由随机冷冻液相中的粒子子集引起的玻璃化转变，模拟支持RFOT的预测，而DF理论仍然未被探索。在这里，使用视频显微镜和全息光镊，我们表明，在一个胶体玻璃形成液体中的动力学促进明确增长的密度，以及钉扎粒子的分数。此外，我们表明，异质动力学的形式弦样的合作运动，这被认为是一致的RFOT，自然出现的框架内的促进。最重要的是，我们的研究结果表明，不能排除玻璃化转变的纯动态起源。
2014-06-25 cond-mat.soft
Microstructure of polydisperse colloidal gels
University of California at Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Emory University（埃默里大学）
研究通过共聚焦显微镜观察多分散胶体凝胶的微结构，发现颗粒尺寸分布影响凝胶的刚性和稳定性，较大颗粒在四面体结构中占比高，表明其在提供结构刚性方面的作用。
2025-12-18 cond-mat.soft
Instabilities in Drying Colloidal Films: Role of Surface Charge and Substrate Wettability
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
研究揭示了粒子表面电荷与基底润湿性对干燥胶体薄膜裂纹和剥离行为的影响，通过实验分析了不同电荷和基底条件下的蒸发动态和裂纹模式。
2026-01-25 cond-mat.soft
Forces between Silica Particles in Isopropanol Solutions of 1:1 Electrolytes
采用基于原子力显微镜的胶体探针技术研究了异丙醇溶液中二氧化硅表面的相互作用。特别是，1：1的电解质对二氧化硅颗粒之间的相互作用的影响进行了研究。在这些系统中发现了过多的不同的力。即，范德华力，双层，有吸引力的非DLVO，排斥溶剂化，阻尼振荡相互作用观察。测得的双层排斥的衰减长度基本上大于从标称盐浓度计算的德拜长度。这些偏差是由醇溶液中明显的离子配对引起的。在低于10 nm的分离，观察到额外的吸引力和排斥力的非DLVO力。前者可能是由强离子吸附引起的电荷不均匀性引起的，而后者则源于异丙醇分子靠近表面的结构化。最后，在增加浓度的过渡从单调到阻尼振荡的相互作用被发现。
2020-06-05 cond-mat.soft
Spontaneous Liquid Crystal and Ferromagnetic Ordering of Colloidal Magnetic Nanoplates
铁磁流体是铁磁纳米颗粒在水或有机溶剂中的胶体悬浮液。分散的颗粒是随机取向的，但如果施加磁场，它们的磁矩会对齐，从而产生各种奇异的和有用的磁机械效应。长期以来的兴趣和挑战是使这种悬浮液宏观上是铁磁性的，即在没有场的情况下具有均匀的磁对准。在这里，我们报告了一个流体悬浮液的磁性纳米片，自发地排列成一个平衡的液晶液晶相，也是宏观铁磁性。它的零场磁化产生独特的磁自相互作用效应，包括排列在闭合通量环中的流体块域的液晶纹理，并使该相位高度敏感，即使在地球的磁场中也会急剧改变形状。
2016-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Rotational averaging-out gravitational sedimentation of colloidal dispersions and phenomena
我们报告的胶体系统之间的差异离开地球的引力场和相同的系统，其中一个缓慢的连续旋转平均了颗粒沉降的影响，在一个距离尺度小的颗粒大小相比。几个系统的微米级胶体颗粒进行了研究：硬球流体，胶体相互作用通过远程静电排斥以上的冻结体积分数，带相反电荷的胶体系统接近凝胶化和/或结晶，胶体与竞争的短程耗尽吸引力和远程静电排斥，胶体偶极链，胶体金血小板的条件下，他们形成堆栈。在允许颗粒沉降的实验和沉降被平均的实验之间观察到结构形成的重要差异。例如，在胶体通过远程静电排斥相互作用的情况下，在重力的作用下，在整个悬浮液中观察到稀流体/稀晶体/致密流体/致密晶体相的不寻常序列，这与胶体相互作用的体积分数相关，而系统保持均匀结晶，旋转。对于带相反电荷的胶体，凝胶状结构被发现在重力的影响下崩溃，在沉淀物的顶部生长有一些结晶层，而当胶体沉淀被平均化时，凝胶完全转化为在整个样品中随机取向的微晶。旋转平均重力沉降是一种有效而廉价的方法来估计重力对胶体自组装过程的重要性。
2011-11-18 cond-mat.soft physics.space-ph
Phase separation dynamics of polydisperse colloids: a mean-field lattice-gas theory
基于多分散格子气模型的新动力学理论为胶体悬浮液的相分离提供了新的见解。该模型给出了一个简化的描述多分散胶体，将一个硬核斥力与多分散性相结合的强度相邻颗粒之间的吸引力。我们的平均场方程描述了任意数量的物种中的每一个的局部浓度演化，以及系统的任意整体组成。我们专注于预测的动力学胶体气-液相分离后，淬火到共存区。临界点和相关的旋节曲线的分析确定，后者仅取决于三个时刻的整体组成。早期的spinodal动力学的结果显示质的变化，因为一个交叉的“淬火”spinodal，不包括分馏，所以只允许在固定的组合物的密度波动。这种效应发生在稠密的系统中，与沃伦的一个猜想一致，即在高密度下，分馏应该是一般缓慢的，因为它需要粒子的相互扩散。我们验证了这一结论表明，所观察到的质变消失时，直接粒子交换是允许的动态。最后，丰富的行为超出了旋节制度进行检查，在那里我们发现，强烈分馏界面的气泡的蒸发导致长寿命的成分在液相中的不均匀性，我们引入了一个二维密度直方图的方法，允许这样的效果很容易被可视化为任意数量的粒子物种。
2017-08-02 cond-mat.soft
Giant enhanced optical nonlinearity of colloidal nanocrystals with a graded-index host
从理论上研究了梯度折射率介质中金属胶体晶体的有效线性和三阶非线性光学性质。局部电场的提取自洽的层间相互作用的基础上，这是很容易给出的Lekner求和方法。由此产生的光学吸收和非线性增强表现出一系列尖锐的峰，合并在一个加宽的共振带。尖锐的峰变成连续的带，用于增加堆积密度和层数。我们认为，尖锐的峰来自面内偶极相互作用和表面等离子体共振，而连续的带是由于在主机的折射率梯度的存在。这些结果在均匀和随机分散的胶体中没有观察到，因此在光学纳米材料工程中具有极大的兴趣。
2006-01-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Trochoidal trajectories of self-propelled Janus particles in a diverging laser beam
我们描述了具有金属和电介质面的胶体Janus粒子，其在散焦光镊照射下剧烈游动而不消耗任何化学燃料。这些光学激活的胶体游泳者不是随机游动，而是在光束中来回循环，描绘出蜿蜒的玫瑰花图案。我们提出了一个模型，这种模式的光激活的运输，占所观察到的行为，通过结合自热泳和光致扭矩。在确定性的限制，这个模型产生的轨迹，类似玫瑰花曲线称为次摆线。
2016-09-06 cond-mat.soft physics.optics
The Observation of Formation and Annihilation of Solitons and Standing Strain Wave Superstructures in a Two-Dimensional Colloidal Crystal
将胶体晶体限制在由两个平行壁产生的狭长通道内可用于施加主要机械弹性特征的中尺度超结构[Chui等人，EPL 2008，83，58004]。当晶体在垂直于壁的方向上被压缩时，当平行于壁的颗粒的行数减少1时，我们得到结构转变。这一消失行的所有粒子都分布在整个晶体中。如果限制壁是结构化的（比如说沿着壁的长度有一条线），那么这些额外的粒子既不均匀也不随机地分布;相反，沿着边界产生类似于“孤立子楼梯”的缺陷结构，在晶体内引起不均匀的应变模式。在这里，我们研究的稳定性，形成和湮灭的条件下，这些孤子使用粗粒度的动力学描述。通过比较叠加的配置，以及从我们的模拟获得的分子动画的过程。并计算了相变过程中相应的正应力和剪应力。这些动力学过程的研究应该是有用的控制应变波超结构的各种纳米和介观尺度的粒子的自组装。
2009-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Superdiffusive, heterogeneous, and collective particle motion near the jamming transition in athermal disordered materials
我们使用计算机模拟来研究流体到固体，堵塞过渡附近的软粒子的无热组装的微观动力学。借用开发的工具来研究玻璃化转变附近的动态异质性，我们发现了一些原始签名的干扰过渡在粒子尺度。我们观察到超扩散，空间异质性，集体粒子运动的特征尺度，显示了一个令人惊讶的非单调行为的过渡。在固相中，动力学是弹性形变和塑性弛豫的间歇序列，其特征在于无标度空间相关性和系统尺寸依赖的动力学相关性。我们的研究结果表明，在致密的非热系统和玻璃形成的动态不均匀性是非常不同的，并揭示了最近的实验报告的“异常”的动力学行为附近的颗粒和胶体组件的干扰过渡。
2010-06-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A lattice Boltzmann model with random dynamical constraints
在本文中，我们介绍了一种改进的格子玻尔兹曼模型（LBM）的能力，模拟流体系统的动态非均匀性。物理系统被建模为一维流体，与有限寿命的移动障碍物相互作用。流体运动由格子Boltzmann方程描述，障碍物是随机分布的半渗透屏障，其约束流体颗粒的运动。经过一段时间的延迟后，障碍物会移动到新的随机位置。研究发现，流体和障碍物的非线性耦合动力学产生了流体密度的非均匀模式和两次自相关函数的非指数松弛。
2004-05-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermodynamics, Dynamics, and Kinetics of Nanostructured Fluid-Solid Interfaces
本文综述润湿与吸附界面模型，指出经典锐界面理论在纳米异质、热运动亚稳体系中的局限，并用 Langevin 动力学和 Kramers 理论扩展其描述能力。
2025-08-30 cond-mat.soft
Stochastic Generation of Particle Structures with Controlled Degree of Heterogeneity
最近开发的空隙膨胀法（VEM）允许在很宽的体积分数范围内的球形颗粒的多孔填料的有效生成。该方法是基于一个随机放置的结构颗粒下添加的小得多的“空隙颗粒”，其半径在空隙膨胀过程中反复增加。因此，它们重新排列结构颗粒，直到形成致密的颗粒堆积，并在结构中引入局部不均匀性。在本文中，VEM产生的体积分数为0.4和0.6之间的微观结构进行了分析，就其程度的非均匀性（DOH）。特别是，空隙结构颗粒的数量比，这构成了一个主要的VEM参数，对DOH的影响进行了研究。使用孔径分布、Voronoi体积分布和密度波动方法结合拟合函数或积分测量来量化DOH。该分析表明，对于体积分数在0.4和0.55之间的空隙-颗粒数允许DOH的准连续调节。此外，VEM生成的微结构的体积分数为0.4的DOH范围进行比较，所覆盖的范围由使用以前的布朗动力学模拟，这代表了凝固的胶体悬浮液的结构生成的微结构。这两组微结构覆盖了类似的宽和重叠的DOH范围，这使得可以得出结论，VEM是一种有效的方法来随机再现具有不同DOH的胶体微结构。
2010-07-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Neural force functional for non-equilibrium many-body colloidal systems
结合功率泛函理论与机器学习，训练神经网络表示非平衡胶体系统单体场的泛函映射，准确预测时间依赖动力学与输运系数，且适用于更大尺度系统。
2024-06-05 cond-mat.soft physics.comp-ph stat.ML
Transition to a labyrinthine phase in a driven granular medium
从固态物理学到流体力学领域，二维物理系统中的竞争相互作用产生了实验室模式。对于系统的相互作用的粒子，在被限制到一个单层的胶体粒子的上下文中，无论是通过蒙特卡罗模拟数值和实验使用超顺磁性粒子的情况下，研究了条纹和条纹相。在这里，我们报告了一个实验观察的一个非平衡系统的宏观粒子组成的鸟氨酸相。一旦被充分磁化，它们就会组织成相互接触和随机取向的短链颗粒。我们的特点是从颗粒状气体状态的过渡到一个固体的谷胱甘肽相，作为一个功能的相互作用强度的动力学搅拌的比率。通过精确的粒子跟踪分析了空间局部结构。此外，我们解释了这些链的形成使用一个简单的模型。
2015-11-18 cond-mat.soft
Two Coupled Mechanisms Produce Fickian, yet non-Gaussian Diffusion in Heterogeneous Media
在几种生物和软物质系统中观察到Fickian但非高斯扩散，但在保持线性均方位移的同时出现非高斯性的潜在机制仍然是推测性的。在这里，我们定量地描述了空间非均匀性的影响，在菲克扩散的外观非高斯。我们研究了荧光胶体颗粒在具有一系列结构配置的微柱矩阵中的扩散：从完全有序到完全随机。我们发现，非高斯出现作为两个耦合因素的直接后果;单个粒子的扩散系数成为空间依赖于在一个异构的随机结构的环境中，和粒子的空间分布变化显着在这样的环境中，进一步影响单个粒子的扩散系数。耦合机制导致相当大的非高斯性质，即使由于弱无序的微柱的安排。一个简单的数学模型验证了我们的假设，即非高斯但Fickian扩散在我们的系统中产生的超统计行为的合奏在一个结构异构的环境。这里确定的两种机制是相关的拥挤的异质环境中经常观察到的非高斯扩散，例如在生物系统，聚合物，凝胶和多孔材料的许多系统。
2020-03-05 cond-mat.soft physics.bio-ph
Non-affine lattice dynamics of defective fcc crystals
缺陷晶体的机械、热和振动性质在许多不同的背景下都很重要，从冶金学和固态物理到最近的软物质和胶体物理。在这里，我们研究了两种不同的模型的无序面心立方晶格，随机删除键和空位，分别在非仿射晶格动力学的框架内。我们发现，这两个系统具有相同的缩放的剪切模量与新定义的反演对称性破缺（ISB）参数，这表明，局部反演对称性破缺周围的非仿射软化的剪切模量的普遍根源。这一发现使我们能够推导出解析关系的非仿射（零频率）的剪切模量作为一个函数的空位浓度与数值模拟非常一致。然而，由于微结构无序度的不同，在空位和键耗尽情况下，局域ISB参数的空间涨落是不同的。空位fcc表现出相对更异质的微观结构无序（由于配位数$Z$的更宽分布），这反映在DOS中玻色子峰频率与平均$\bar{Z}$之间的不同标度关系中。这些差异是不太重要的，在低空位浓度，在那里的空位fcc的数值DOS可以很好地描述理论上的相干势近似，这里提出的键耗尽fcc晶格在3D。
2017-07-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Collective dynamic length increases monotonically in pinned and unpinned glass forming systems
本文引入多粒子结构因子 $S^c_{mp}(q,t)$ 探测集体动力学，克服了随机钉扎（RP）导致的动力学长度非单调性问题，发现在钉扎与非钉扎的玻璃形成系统中集体动力学长度随体积分数单调增加。
2024-12-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
