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
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
Hierarchical self-assembly of anisotropic colloidal platelets
在颗粒间相互作用水平上的各向异性为颗粒提供了用于目标结构的自组装的特定指令。合成非球形胶体的能力，以及通过适当放置的相互作用位点控制颗粒结合模式的可能性，如今正在扩大材料设计的领域。我们考虑一个模型的各向异性胶体血小板与规则的菱形形状和两个有吸引力的网站放置沿相邻的边缘，我们运行蒙特卡罗模拟在二维调查的两个阶段的组装这些单位成具有良好定义的对称性的集群，随后，扩展晶格。我们的重点是如何网站定位和网站网站的吸引力强度可以调整，以获得胶束聚集体是足够强大的，连续进行到第二阶段的组装从稀疏的集群到一个稳定的六方晶格。
2020-01-02 cond-mat.soft
Dynamic self-assembly of charged colloidal strings and walls in simple fluid flows
胶体粒子在流体流动中可以自组装成各种有序结构，在生物医学、材料合成和密码学等领域具有潜在的应用。这些动态过程也是探索非平衡条件下自组装一般原理的基本兴趣。在这里，我们报告了一个简单的微流体实验，带电胶体粒子自组装成流动对齐的一维字符串与规则的颗粒间距附近的固体边界。利用高速共聚焦显微镜，我们系统地研究了流速，静电和粒子多分散性对观察到的弦结构的影响。通过研究稳定的流动驱动的粒子对的详细动力学，我们定量表征粒子间的相互作用。在此基础上，我们构建了一个简单的模型来解释这一有趣的非平衡自组装过程。我们的研究表明，胶体弦产生于吸引力之间的流体动力学耦合和排斥粒子之间的静电相互作用的微妙平衡。最后，我们证明，与横向电场的协助下，一个类似的机制也导致了二维胶体壁的形成。
2017-01-29 cond-mat.soft
Colloidal supported lipid bilayers for self-assembly
胶体支撑的脂质双层（CSLBs）的使用最近已扩展到创建胶体关节，类似于它们的宏观对应物，可以灵活地连接胶体颗粒。这些新的元素使组装的结构与内部程度的灵活性，但依赖于以前不受重视的性能：同时流动性的双层，横向流动性的插入（连接器）分子和胶体稳定性。在这里，我们的特点，在CSLBs的制造中的每一个步骤，鉴于这些要求，使用共聚焦显微镜和荧光恢复后光漂白（FRAP）。具体而言，我们已经研究了不同的颗粒特性（粗糙度，表面电荷，化学成分，聚合物涂层）的质量和流动性的支持双层的影响。我们发现，脂质聚合物在双层中的插入可以影响其均匀性和流动性。我们通过将脂质聚合物或双链惰性DNA插入到双层中来提高胶体稳定性。最后，我们包括表面移动的DNA接头，并使用FRAP来表征其横向流动性在其自由扩散和键合状态。我们的工作提供了一系列的实验工具，从控制自下而上的自组装模型膜研究的应用与CSLBs。
2018-07-19 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
Fast and rewritable colloidal assembly via field synchronized particle swapping
我们报道了一种利用外部调制磁性衬底上粒子缺陷的受控运动来实现可重构胶体晶体的技术。通过向铁氧体石榴石膜施加均匀旋转磁场来诱导颗粒的传输，所述铁氧体石榴石膜的特征在于磁泡的周期性晶格。对于填充因子大于一个胶体每个气泡域，粒子电流产生于传播缺陷，其中粒子同步交换它们的位置时，从一个被占领的域传递到下一个。所施加的交变磁场的振幅可用于通过交换机制置换多余的颗粒，或以预定速度移动整个胶体系统。
2015-07-07 cond-mat.soft
Layer-by-layer assembly of colloidal particles deposited onto the polymer-grafted elastic substrate
利用自洽场和密度泛函理论，我们提出了一种在聚合物接枝基底上实现胶体空间有序排列的新途径。我们发现，接枝聚合物到基板上可以有效地控制沉积的胶体之间的平衡的结果的空间分散的胶体沉降力和熵弹性力的刷子，和胶体可以形成意想不到的有序结构上的接枝基板。胶体颗粒在弹性“软”基底上的沉积过程包括两个步骤：刷介导的胶体晶体的一维排列和受控的逐层生长，所述逐层生长由非吸附性聚合物溶剂熵驱动，随着颗粒的增加。结果表明，通过简单地使用接枝基板，而不是周期性图案化的模板，在适当选择的胶体尺寸，有效的沉积电位，刷覆盖密度的高度有序和无缺陷的结构的生产的可能性。
2006-11-04 cond-mat.soft
Seedless assembly of colloidal crystals by inverted micro-fluidic pumping
我们提出了一个简单的无籽方法组装毫米大小的单层单胶体晶体与所需的取向在预定的位置上的非结构化的带电基板。该方法利用固定在封闭样品池顶部的离子交换树脂（IEX）引起的底部玻璃基板上的毫米范围的流体流动。该流体流动随着样品池的高度减小和IEX的半径R增大而增大。对于单个反向泵浦，可以获得六方紧密堆积的毫米级单层单晶。对于两个紧密间隔的（D ~ 4 R）泵浦，所形成的晶体沿着连接两个IEX的线具有预定义的取向。通过将IEX图案化成不同的结构，形成不同复杂图案的胶体晶体。本方法为制备高质量的单层胶体晶体提供了一种方便的方法。
2018-03-08 cond-mat.soft
Automating Blueprints for Colloidal Quasicrystal Assembly
Sapienza Università di Roma（罗马大学）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；TU Munich（慕尼黑工业大学）
针对胶体尺度二十面体准晶自组装实验实现难、人工设计构建单元复杂且相互作用超实验能力的问题，提出可生成实验可行设计的框架，设计出二十面体DNA折纸构建单元并经分子模拟验证可组装为目标准晶，为相关领域新应用铺路。
2024-07-29 cond-mat.soft
Colloidal Surfaces with Boundaries, Apex Boojums and Nested Elastic Self-Assembly of Nematic Colloids
胶体颗粒的自组装有望成为一种强大的复合材料制造技术，但仍然受到对随后结构的有限控制的挑战。我们开发了一种新的纳米胶体，它是具有边界的数学表面的物理类似物，与分子排列场相互作用，而不会在平坦时引起缺陷。然而，由薄的纳米箔制成，它们可以被成形以促使形成自补偿缺陷，该缺陷驱动由微球介导的预编程弹性相互作用。为了证明这一点，我们将纳米箔包裹在金字塔的所有三角形侧面上，除了它的正方形底部。随后的金字塔锥诱导点缺陷与分数刺猬电荷的相反的迹象，自发地对准相对于远场导演，以形成弹性偶极子和嵌套组件与可调间距。八面体形状的纳米箔相互作用就像弹性四极子。我们的发现可能会推动低对称性胶体相的实现。
2016-11-29 cond-mat.soft
Self-assembly of colloidal particles in deformation landscapes of electrically driven layer undulations in cholesteric liquid crystals
本文研究了在垂直于液晶层的电场作用下，胆甾相液晶中胶体颗粒与起伏形变形貌之间的弹性相互作用。波动不稳定性的发生受到胶体夹杂物的存在的影响，反过来，层的波动介导颗粒位置的空间图案。我们发现，周围的胶体颗粒表面的弯曲的dielectric层提示的局部成核的起伏晶格在电场低于已知的液晶没有夹杂物的明确的阈值，并且所得到的晶格的发病局部影响，在尺寸和取向上，由使用激光镊子定义的胶体的初始安排。球形颗粒往往在空间上定位在强烈的扭曲的区域中的纳米层，而胶体纳米线表现出额外的偏好沿各种矢量的起伏晶格的多稳态对齐偏移。超顺磁性胶体颗粒的磁旋转与局部扭曲的螺旋轴和起伏的螺旋层以允许这些颗粒的受控三维平移的方式耦合。这些相互作用模式提供了深入的物理液晶结构胶体弹性相互作用，以及指向引导自组装的可重构胶体复合材料在衍射光学和光子学的潜在应用的方式。
2016-12-02 cond-mat.soft
Dynamic Surfactants Drive Anisotropic Colloidal Assembly
本研究针对动态表面活性剂包覆的球形胶体，通过模拟与理论证明其动态重组可驱动各向异性组装，揭示微观约束对相结构的调控作用，为非平衡组装设计提供新思路。
2024-05-14 cond-mat.soft
Composite colloidal assembly by critical Casimir forces
University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；Wageningen University and Research（瓦赫宁根大学和研究机构）；Polish Academy of Sciences（波兰科学院）；Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme（马克斯·普朗克智能系统研究所）
通过临界Casimir力调控胶体粒子群体的自组装行为，实现复杂结晶行为和相图采样。
2026-02-12 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
Self-assembly scenarios of patchy colloidal particles
精确设计片状胶体颗粒表面装饰的快速进展为在软物质系统中为更大、更复杂的结构创建建筑实体提供了一种新的、但没有经验的自由。然而，要预测这些粒子在外部参数（如温度或压力）变化下能够经历的各种有序平衡结构是非常困难的。本文证明了，通过两种新的理论工具的结合，确实有可能预测片状胶体粒子的自组装：一方面，基于进化算法思想的可靠而有效的优化工具有助于识别T = 0时期望的有序平衡结构;另一方面，合适的模拟技术允许通过自由能计算来估计有限温度下的相图。有了这些强大的方法，我们能够识别各种各样的新兴的自组装方案的球形胶体装饰四补丁，我们调查和讨论的稳定性的晶体结构上修改在一个可控的方式四面体排列的补丁。
2012-06-13 cond-mat.soft
Role of local assembly in the hierarchical crystallization of associating colloidal hard hemispheres
自然界中广泛存在着由简单构件的局部结合形成复杂结构的分级自组装，但局部组装的本质作用尚不清楚。在这项工作中，通过使用计算机模拟，我们研究了一个简单的模型系统，包括相关的胶体半球结晶成面心立方晶体组成的球形二聚体的半球，专注于二聚体的形成对分级结晶的影响。我们发现，除了帮助晶体形核，因为增加的对称性的积木，半球之间的关联也可以诱导两个重入熔融和重入结晶取决于相互作用的范围。特别是当相互作用是高度粘性时，我们观察到一种新的相同晶体的重入结晶，它只在一定的温度范围内熔化。这为通过调节局域缔合的涨落来制备响应性晶体材料提供了一个新的方向。
2017-09-25 cond-mat.soft
Proofreading mechanism for colloidal self-assembly
针对胶体自组装产率受动力学陷阱限制的问题，提出两阶段校对机制，通过局部结合增强与逆向纠错通路提升产率与稳健性，为合成生命材料可编程设计提供新思路。
2023-12-14 cond-mat.soft
Monte-Carlo simulation of string-like colloidal assembly
本文采用蒙特卡罗模拟方法研究了硬球粒子接枝聚合物的结构相变。利用自洽场计算验证了在硬核外存在弱排斥阶跃的相互作用势。在此基础上，采用Metropolis算法，在二维和三维空间进行了规范蒙特卡罗模拟。在低温和高密度下，我们发现粒子开始自组装并最终排列成弦。通过分析团簇的尺寸分布和串的长度分布，我们构建了一个相图，发现这种串状组装与逾渗现象有关。在熔化转变线和渗流转变线相交的区域，平均弦长发散，这类似于渗流转变线和有序无序线相交于临界点的Ising自旋系统.
2005-10-12 cond-mat.soft
Self-assembly of three-dimensional open structures using patchy colloidal particles
开放结构可以显示出许多不寻常的性质，包括负泊松比，负热膨胀和全息弹性，并在工程中有许多有趣的应用。然而，在胶体尺度上自组装开放结构是一个巨大的挑战，其中短程相互作用和低配位数可能使它们机械不稳定。在本文中，我们讨论了使用三块Janus粒子的开放结构的自组装，它有两个大的吸引补丁，可以形成多个键，由一个带与纯硬球排斥分开。这样的表面图案化导致开放结构，其通过取向熵（有序无序效应）稳定，并且通过振动熵选择而不是紧密堆积的结构。对于不同的补丁大小的颗粒可以形成四面体或八面体结构的图案，然后组成开放的晶格，包括烧绿石，六方四叠和钙钛矿晶格。使用分析理论，我们研究这些可能的开放和紧密堆积结构的三块Janus粒子的相图和表征这些结构的机械性能。我们的理论导致合理的设计粒子的三维胶体结构的自组装是可能的，使用目前的实验技术。
2014-03-04 cond-mat.soft
Colloidal templating at a cholesteric - oil interface: Assembly guided by an array of disclination lines
我们模拟胶体（半径$R \sim 1μ$ m）之间的界面处捕获的胆甾相液晶和不混溶的油，在那里的螺旋顺序（间距p）在散装冲突的界面处诱导的取向，稳定有序阵列的向错。对于指向矢场在胶体表面的弱锚定强度W，这产生了一个模板，有利于颗粒位置在缺陷线的顶部或中间，这取决于$α= R/p$。对于小的$α$，光学显微镜实验证实了这一点，但对于较大的$α$没有看到模板。这可能源于出现在中等W的一个崎岖的能源景观与缺陷重连。
2013-11-08 cond-mat.soft
Guiding the self-assembly of colloidal diamond
该研究通过分子动力学模拟揭示，在四面体构建块体系中精确调控耗尽相互作用的强度与范围，可在狭窄条件窗口内实现立方胶体金刚石的自组装，为制备高性能光子晶体提供了可行路径。
2022-07-18 cond-mat.soft
Spontaneous assembly of colloidal vesicles driven by active swimmers
我们探讨了自组装过程中的胶体结构浸泡在活性浴。通过考虑低价粒子，我们数值研究了不可逆的聚集动力学起源于运行和翻滚的游泳者的存在。我们观察到长的封闭链的形成-囊泡-密集填充活跃的游泳者。一方面，活性浴驱动封闭胶体结构的自组装，另一方面，囊泡的形成促进了游泳者的自捕获，这表明了构建结构化纳米材料和捕获微生物的新方法。
2018-09-17 cond-mat.soft physics.bio-ph
Controlled assembly of single colloidal crystals using electro-osmotic micro-pumps
我们利用离子交换电渗微泵在带电的非结构化玻璃基板上故意选择的位置组装带电胶体球。使用显微镜，一个简单的标度理论和布朗动力学模拟，我们系统地探索晶体组装的控制参数和机制，通过它们依赖于实验边界条件。我们证明，晶体质量取决于关键的组装距离的胶体。这被理解为是由电渗泵流的向内输送和胶体的电泳向外运动之间的竞争引起的。优化的条件包括基板的低和胶体的大电动迁移率。然后，在二元混合物中观察到胶体按尺寸分类，其中较大的颗粒更靠近离子交换剂珠聚集。此外，单一尺寸的胶体形成无缺陷的单畴晶体，其在无胶体的空隙外部生长，具有以离子交换颗粒为中心的多面内晶体边界。这非常有效，即使是不规则形成的离子交换树脂碎片。
2016-12-16 cond-mat.soft
Self-Assembly of Colloidal Superstructures in Coherently Fluctuating Fields
从微观的流体团簇到宏观的液滴，流体的结构由范德华力控制，范德华力是一种作用在可极化物体之间的力。在这封信中，我们推导出一个一般的理论，描述了非平衡对应的范德华力，出现在空间相干波动的电磁场。我们描述了一个新的和复杂的层次结构的自组织形态在磁性和介电胶体系统的形成。在这些形态中最引人注目的是偶极泡沫-胶体超结构，其对抗重力膨胀并对所施加的场显示出高灵敏度。我们讨论了许多体力的主导地位，并推导出状态方程的相干范德华力形成的材料。我们的理论被应用到最近的实验中的顺磁性胶体系统和一个新的实验，建议测试的理论。
2013-12-09 cond-mat.soft
Influence of Inter-Layer Exchanges on Vorticity-Aligned Colloidal String Assembly in a Simple Shear Flow
牛顿流体中的硬球是胶体悬浮体所表现出的非牛顿材料现象的范例。最近的实验研究（Cheng等人，2011 Science，333，1276）表明，在向这样的系统施加剪切时，颗粒形成在涡度方向上排列的弦状结构。我们探索这种失衡组织的机制与转向过渡路径采样，这使我们能够偏置布朗贡献的近对粒子的旋转，并以受控的方式改变悬浮液的动力学。我们的结果表明，弦结构和旋转动力学之间有很强的相关性。具体来说，模拟表明，加速紧密粒子对的旋转，而不是增加它们的频率，有利于弦的形成。这种洞察力描绘了流体力学，布朗运动和颗粒包装的作用，并反过来，通知控制大规模颗粒结构的组装的设计策略。
2013-10-04 cond-mat.soft
Inverse design of drying-induced assembly of multicomponent colloidal-particle films using surrogate models
Auburn University（奥本大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
本文通过代理模型逆向设计策略，研究多组分胶体粒子薄膜的干燥诱导自组装，利用GPR和切比雪夫多项式插值进行优化与近似，提高设计效率。
2025-09-12 cond-mat.soft
Optimal self-assembly pathways towards colloidal lattices with tunable flexibility
本研究使用配备柔性 DNA 键的二进制胶体模型，结合实验与模拟，探索了通过自组装生成具有可调柔性正方晶格的最优路径，揭示了可重构性在材料科学中的关键作用。
2024-06-27 cond-mat.soft
Designing corrugated surfaces to guide colloidal self-assembly
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；PSL University（巴黎文理研究大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；Université Paris-Cité（巴黎 Cité 大学）
本研究通过双光子聚合设计胶体的各向异性波纹表面，调控耗竭诱导的选择性相互作用，实现多种胶体聚集体的可控制备，为功能软材料制备提供通用框架。
2026-09-04 cond-mat.soft
Inverse design of charged colloidal particle interactions for self assembly into specified crystal structures
研究了带电胶体粒子与硬核排斥Yukawa势相互作用时，调整相互作用参数，使之组装成特定晶体结构的反问题。在这里，我们的目标是体心立方（bcc）结构，它只在带电胶体的相图中的一个小区域内稳定，因此，很难找到。为了实现这一目标，我们使用键取向序参量中的统计波动来调整bcc结构的相互作用参数，同时使用统计物理启发的逆向设计（SP-ID）算法[1]在流体相中初始化系统。我们还发现，这种优化算法正确地感测带电胶体的流体-固相边界。最后，我们重复的过程采用协方差矩阵自适应进化策略（CMA-ES），一个前沿的优化技术，并比较两种方法的相对功效。
2019-05-27 cond-mat.soft
Light-controlled Assembly of Active Colloidal Molecules
由于恒定的能量输入，活性物质可以自组装成具有复杂结构和功能的相，例如动态形成、重塑和分解的活性簇，这在平衡材料中是被熵最大化（或自由能最小化）原理所禁止的。控制这种主动自组装的挑战引起了广泛的努力，通常取决于单个能动成分的特性的工程。在这里，我们提供了一种不同的途径，只有当单个构建块以我们通过激光控制的方式结合在一起时，活动才会作为一种新兴现象发生。使用实验和模拟两种不动的微球，我们通过创建具有复杂行为阵列的活性分子，成为迁移者，旋转者和旋转者，来验证这条路线。通过光可控的非互易相互作用来控制主动自组装的动力学的可能性将激发理解生命物质和设计活性材料的新方法。
2018-12-22 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
Assembly of open clusters of colloidal dumbbells via droplet evaporation
本文采用动力学蒙特卡罗模拟研究了非对称哑铃状胶体和乳状液滴的混合物的行为。液滴的蒸发以及液滴与胶体之间的吸引力和胶体与胶体之间的相互作用之间的竞争导致形成由具有封闭和开放结构的胶体聚集体组成的簇。我们发现，稳定的包装，因此复杂的胶体结构，可以通过改变胶体球的相对大小和/或它们与液滴的界面张力。
2016-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
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
Tunable Crystalline Order and Growth Kinetics in 2D Binary Colloidal Self-assembly Driven by Depletion Interactions
本研究通过实验与分子动力学模拟发现，在耗散相互作用驱动的二维二元胶体自组装中，杂质颗粒比例增加会降低取向有序度并导致动力学受阻，其无序组装源于组装动力学的挫败而非拓扑挫败。
2024-10-21 cond-mat.soft
Oil-in-water microfluidics on the colloidal scale: new routes to self-assembly and glassy packings
我们开发了Norland光学粘合剂（NOA）流动聚焦装置，利用NOA优异的溶剂相容性和表面特性，生成多分散性低至5%的微米级水包油乳液。虽然目前关于微流体水包油乳化的工作主要涉及尺寸在数十微米量级的液滴的产生，大到足以使布朗运动可以忽略不计，但我们的NOA装置可以产生半径范围从2 μm到12 μm的液滴。为了证明这些乳液作为胶体模型系统的实用性，我们生产了荧光标记的聚二甲基硅氧烷液滴，适合于用共聚焦显微镜进行颗粒分辨研究。我们分析了所得乳液的结构在3D中使用坐标跟踪和拓扑聚类分类，并揭示了一个新的单分散热系统。
2016-10-21 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
Dynamical Self-assembly during Colloidal Droplet Evaporation Studied by in situ Small Angle X-ray Scattering
利用原位时间分辨小角X射线散射技术研究了纳米胶体液滴蒸发过程中高度有序超晶格的成核和生长动力学。我们首次证明了蒸发动力学可以影响超晶格的维度。在液滴的液-气界面处的二维超晶格的形成具有指数增长动力学，其起源于界面“破碎”。
2004-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effects of rigid or adaptive confinement on colloidal self-assembly. Fixed vs. fluctuating number of confined particles
在[J. Pakkalski et al. J. Chem. Phys. 142，014903（2015）]中的大正则方程组（GCE）中精确求解的一维晶格模型中，研究了在固定数量的受限粒子的情况下，受限对胶体自组装的影响。该模型考虑了由短程吸引加上长程排斥定义的对相互作用。我们考虑与自组装成团簇相对应的热力学状态。固定和自适应边界进行了研究。对于固定的边界，有一些特殊的状态，在这些状态中，对于相等的平均密度，GCE中的团簇数量大于正则包围圈中的团簇数量。当系统尺寸随颗粒数的变化而变化时，压力对密度的依赖关系与当颗粒数随系统尺寸的变化而变化时有不同的形式。在前一种情况下，压力对系统尺寸有非单调的依赖关系。膨胀系统压力的异常增加伴随着大量小团簇的形成。在弹性约束面的情况下，我们观察到一个双稳态，即两个显着不同的系统大小发生几乎相同的概率。在封闭系统中的双稳态的机制是不同的情况下的渗透壁，其中两个平衡系统的大小对应于不同数量的颗粒。
2015-04-15 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
Predicting the self-assembly of a model colloidal crystal
我们调查的自组装（结晶）的颗粒与硬核和各向同性，方井相互作用，使用Monte Carlo计划来模拟过阻尼朗之万动力学。我们在组装的早期阶段测量相关性和响应函数，并使用波动耗散定理分析结果，旨在预测哪些系统将成功自组装，哪些系统将陷入无序状态。早期的相关性和响应测量之前，已经发生了显着的结晶，表明动态测量是有价值的，在测量系统的倾向动力学捕获。
2011-03-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
Controlling colloidal phase transitions with critical Casimir forces
临界卡西米尔效应提供了众所周知的量子力学卡西米尔效应的热力学模拟。它作用于浸没在临界二元液体混合物中的两个表面之间，并且是由溶剂的浓度波动的限制引起的。与量子力学效应不同，这种吸引力的大小和范围可以通过溶剂相关长度随温度进行调节，从而为纳米和微米尺度结构的组装提供了新的机会。在这里，我们展示了使用临界卡西米尔力的平衡相的主动组装控制。我们通过精确控制胶体颗粒之间的相互作用，将其引导到分子液体和固体相的类似物中。通过测量临界Casimir粒子对势直接从密度波动的胶体气体中，我们获得洞察液化在小尺度上：我们应用分子液化的范德华模型，并表明，胶体气-液凝聚是准确描述的范德华理论，即使在几个粒子的规模。这些结果开辟了新的可能性，在主动组装控制的微米和纳米结构。
2013-02-20 cond-mat.soft
Driving dynamic colloidal assembly using eccentric self-propelled colloids
由于胶体粒子在动态响应功能材料的制备中具有广阔的应用前景，设计动态引导胶体粒子自组装的方法已成为软物质物理研究的一个重要方向。本文通过计算机模拟发现，在被动胶体和偏心自推进活性粒子的混合体系中，当活性粒子的偏心率和自推进力足够大时，偏心活性粒子可以推动被动胶体形成大的密集动态团簇，体系发生了一种新的动态分层转变。我们的模拟结果表明，动态分层发生时，偏心的主动粒子的运动速度比被动粒子，使不同的主动粒子的动态轨迹可以相互重叠，而被动粒子从主动粒子的动态轨迹耗尽。我们的研究结果表明，这类似于熵驱动的胶体-聚合物混合物中的分层，其中聚合物无规线圈可以彼此重叠，同时耗尽胶体。更有趣的是，我们发现，通过固定的被动胶体组成在一定的值，随着密度的增加，该系统经历了有趣的重入混合，和分层只发生在一定的中间密度范围。这为设计活性物质来驱动被动胶体的自组装和制备动态响应材料提供了一条新的途径。
2017-11-03 cond-mat.soft
Multi-Particle Collision Dynamics Algorithm for Nematic Fluids
在有限的，流动的液晶内的传输，自组装和缺陷动力学的研究需要通用的和计算效率高的介观算法来考虑波动的线虫流体动力学相互作用。提出了一种基于多粒子碰撞动力学（MPCD）的二维和三维液晶流体动力学和指向矢场的数值模拟方法。向列-MPCD方法被示出为成功地再现的液晶的特征，包括向列-各向同性相变与滞后在3D中，缺陷动力学，各向同性弗兰克弹性系数，翻滚和剪切对齐制度和边界条件依赖的序参量字段。
2015-04-18 cond-mat.soft
Highly Parallel Acoustic Assembly of Microparticles into Well-Ordered Colloidal Crystallites
微观物体的精确排列对于功能材料和华丽图案表面的开发至关重要。在这里，我们提出了一种基于声学的方法，用于将微观颗粒快速排列成有组织的和可编程的架构，这些架构在方形组装室内周期性地间隔开。这种宏观尺度的装置采用二维体声波驻波来推动颗粒沿着腔室的底部朝向压力节点或波腹，这取决于颗粒的声学对比因子，并且能够在几分钟内同时产生数千个尺寸受限的各向同性和各向异性组件。我们配对实验与布朗动力学模拟模型的迁移动力学和组装模式的球形微粒。我们使用这些见解来预测，并随后验证屈曲的组件到三维集群的实验后，增加声压幅度和颗粒浓度的发病。模拟还用于通知我们的实验，用于组装非球形粒子，然后通过流体蒸发回收，并直接通过电子显微镜检查。这种用于组装颗粒的方法提供了优于其他方法的几个显著优点（例如，磁性、电动力学和光学镊子），包括简单性、速度和可缩放性，并且还可以与其他这样的方法一起使用，以增强可实现的组件的类型。
2015-11-03 cond-mat.soft
Self-assembly of colloidal molecules due to self-generated flow
通过聚集而产生的结构是一个迷人的话题，具有根本性和实际意义。在这里，我们证明了自生溶剂流可以用来产生长程吸引力的胶体规模，与子皮牛顿力延伸到毫米范围。我们观察到一个丰富的动态行为的形成和融合的小集群类似的分子，其动力学是由一个有效的保守能量，衰减为$1/r$。打破流动对称性，这些集群可以被激活。
2017-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-assembly of colloidal polymers via depletion-mediated lock and key binding
我们研究了耗尽诱导的锯齿状胶体的自组装。使用国家的最先进的蒙特卡罗模拟技术，明确对待的耗尽剂颗粒，我们证明了胶体组装的锁和钥匙的机制，导致胶体聚合。所形成的链的形态敏感地取决于胶体压痕的大小，较小的值另外允许链分支。与有吸引力的补丁的球体的情况下，韦特海姆的热力学微扰理论未能提供一个完整的定量描述的聚合过渡。我们跟踪这一失败，忽略了包装效果，我们引入了一个修改后的理论，更好地解释了胶体的形状，产生改进的协议与模拟。
2014-01-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hiding in plain view: Colloidal self-assembly from polydisperse populations
我们报告的小角X射线散射（SAXS）实验的胶体二氧化硅的水分散体具有广泛的单峰尺寸分布（多分散性18%，大小8 nm）。在一定的体积分数范围内，二氧化硅颗粒分离，首先形成一组，然后形成两组不同的胶体晶体。因此，这些分散体证明了分级结晶和多相（bcc，Laves AB $_2$，液体）共存。它们从多分散群体中构建复杂晶体结构的显着能力源于粒子间力的中程性质，并建议自下而上设计自组装胶体晶体的路线。
2016-04-21 cond-mat.soft physics.chem-ph
Hydrodynamically-driven colloidal assembly in the thin-film entrainment regime
我们数值研究了从悬浮液浸涂的流体动力学，并报告了胶体组装和斑图形成的光滑和均匀的基板上的机制。在基材的临界撤回速度以下，使弯月面变形所需的毛细管力防止胶体颗粒进入涂膜。只有在最小数量的颗粒在弯月面内组织成紧密堆积的结构之后，毛细力才被流体动力学阻力克服。一旦在膜内，所形成的组件以接近抽出速度移动并迅速与下一组件分离。因此，流体动力和毛细力之间的相互作用可以在弯曲的弯月面内产生周期性和规则的结构，该弯月面在撤回的膜下方延伸。这里记录的流体动力驱动组件与在所谓的薄膜夹带制度中实验观察到的条纹斑图形成是一致的。
2012-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Activity-Enhanced Self-Assembly of a Colloidal Kagome Lattice
在这里，我们描述了一种方法，用于增强自组装的三块Janus胶体有针对性地形成一个kagome晶格。使用计算机模拟，我们证明，这种难以捉摸的结构的形成可以显着改善通过自我推进或激活沿轴连接其疏水半球的胶体。亚稳态聚集体的不稳定和转化为有利的戈薇晶格的过程是相当普遍的，我们认为这种积极的方法提供了一个系统的途径，以提高大量的胶体结构的自组装。
2019-02-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-Assembly and Nonlinear Dynamics of Dimeric Colloidal Rotors in Cholesterics
本文模拟研究了粒子表面具有切向序参量排列的胆甾相液晶中两个胶体粒子的物理行为。对之间的有效力是吸引力在短距离和有利于组装胶体二聚体在特定的方向相对于当地的导演场。当被一个恒定的力沿着螺旋轴拉过流体时，我们发现这样的二聚体旋转，或者连续地或者逐步地伴随着相位滑移事件。这些情况下分离的急剧的动力学过渡和导致，分别为一个常数或不断增加的相位滞后之间的二聚体取向和本地的双折射导演。
2012-01-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Particle Monte Carlo simulation of string-like colloidal assembly in 2 dimensions
用分子蒙特卡罗方法模拟了聚合物接枝胶体粒子的结构相行为。粒子间的势，它有一个有限的排斥平方步外的刚性核心的胶体，以前证实通过数值自洽场计算。这个模型势是纯排斥的。我们模拟了这些模型胶体的正则系综在2维，发现这些粒子不包含粒子间的吸引力自组装和排列在一个字符串状的组件，在低温和高密度。这种串状的胶体组装与渗滤现象有关。通过对团簇尺寸分布和平均串长的分析，建立了相图，发现平均串长在熔融转变线和渗流转变线相交的区域附近发散。这一结果类似于伊辛自旋系统，在伊辛自旋系统中，渗流跃迁线和有序-无序线在临界点相遇。
2011-11-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
