Speed-dependent ice bandings in freezing colloidal suspensions
冻融过程中速度相关冰带的形成机理是冻融过程中的一个重要问题，对冻融过程和材料科学具有重要意义。通过定量实验，我们提出了一个可能的机制，速度依赖的冰带，通过集中的颗粒堆积密度和动态界面过冷度。冻结界面前的颗粒堆积密度随着牵引速度的增加而减小，这归因于颗粒的速度依赖性堆积。通过影响孔隙冰的曲率过冷度，粒子的速度依赖性堆积可以用来解释速度依赖性的冰带厚度。得到了动态界面过冷度，并给出了瞬态界面位置、速度和过冷度的定量细节。所有的证据表明，速度相关的颗粒包装和动态界面过冷度是负责速度相关的冰带。
2017-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
High-resolution of particle contacts via fluorophore exclusion in deep-imaging of jammed colloidal packings
要了解堵塞胶体的随机填料的结构特性，需要对接触网络进行前所未有的高分辨率测定，从而为填料提供机械稳定性。在这里，我们解决了一种新的策略的基础上荧光团信号排除的量子点纳米粒子的接触点的接触网络的测定。我们使用荧光标记方案的粒子灵感来自生物学和生物界面科学结合在接触区域的荧光团排斥。该方法提供了高分辨率的接触网络数据，使我们能够测量的胶体包装的边缘稳定性附近的结构特性。我们确定的力分布，软模式，关联函数，配位数和自由体积的标度律定义的普遍性类堵塞的胶体填料，并可以与理论预测。接触检测方法在干扰和玻璃物理学的界面上开辟了进一步的实验测试。
2017-08-15 cond-mat.soft
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
Evaporation-driven assembly of colloidal particles
在缓慢蒸发过程中，在液滴界面处吸收的胶体颗粒排列成独特的填充物（Manoharan等人，Science 301，第483-487页）。我们提出了一个数值和理论分析的包装选择问题。选择独特的填料几乎完全取决于干燥过程中的几何约束。
2004-04-09 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
With a little help of DNA: Morphological diversity of colloidal self-assembly
我们从理论上研究了一个二元系统，其中不同粒子的吸引力与类型无关的软核排斥相结合。该系统可能的实验实现是DNA覆盖的胶体的混合物，其中DNA溶液可以诱导排斥和吸引。该系统表现出令人惊讶的多样性和不寻常的形态。其中包括金刚石晶格和具有面内方序的膜相，这是自发致密化的一个引人注目的例子。
2001-06-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
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
Shape-dependent oriented trapping and scaffolding of plasmonic nanoparticles by topological defects for self-assembly of colloidal dimers in liquid crystals
我们展示了支架的等离子体纳米粒子的拓扑缺陷诱导的胶体微球，以匹配其表面边界条件与均匀的远场排列在液晶主机。取代能量昂贵的液晶区域的减少的顺序，各向异性纳米颗粒具有凹或凸的形状不仅稳定地定位在缺陷，而且相对于微球表面自取向。使用激光镊子，我们操纵随之而来的纳米粒子-微球胶体二聚体，探测弹性结合的强度，并展示自组装的层次胶体超结构，如链和阵列。
2016-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
Assembly of Complex Colloidal Systems Using DNA
本文综述了DNA编程胶体自组装领域的最新进展，涵盖DNA包覆颗粒的有效相互作用设计、动态自组装路径、DNA origami复合亚基构建有限尺寸多组分结构，并展望了基于动力学理论实现多目标结构获取和能量耗散稳定新材料的前景。
2024-09-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-assembly dynamics of reconfigurable colloidal molecules
胶体分子被设计成通过其各向异性的形状和相互作用来模仿它们的分子类似物。然而，目前的实验实现缺少真实分子中存在的结构灵活性，从而限制了它们作为模型系统的使用。我们克服了这一限制，组装可重构的胶体分子与移动的DNA接头功能化的二氧化硅颗粒在高产量。我们实现了这一目标，通过采用高数量比的粒子功能化与互补DNA链的自组装途径对形成有限大小的集群。两种颗粒的尺寸比提供了对总体簇尺寸或"价态"以及可重构性程度的控制。由可移动连接体提供的键的灵活性允许具有几何预期的最大价的胶体簇的成功组装。我们定量研究这些灵活的胶体分子的自组装动力学的实验，分子动力学模拟，和分析模型的组合。我们的"柔性胶体分子"是研究和利用复杂层次结构、光子晶体和胶体超材料的自组装的令人兴奋的构建块。
2021-10-10 cond-mat.soft
Activity-assisted self-assembly of colloidal particles
我们概述了一个基本的战略，如何自推进可以用来提高一个典型的胶体自组装过程的产量。这种方法的成功取决于胶体构建块的周到设计以及如何赋予粒子自推进能力。只要满足一组标准，就有可能显著增加自组装的速率，并且极大地扩展了参数空间中可以发生自组装的窗口。此外，我们表明，通过调整自推进力的相对开/关时间，可以调节胶体的有效速度，从而进一步优化自组装过程。
2016-08-03 cond-mat.soft
Particle Monte Carlo simulation of string-like colloidal assembly in 3 dimensions
作为对二维体系研究的扩展，我们在正则系综下用分子蒙特卡罗方法模拟了聚合物接枝胶体粒子的三维相行为。我们使用一个球对称的平方步排斥相互作用势，这已经得到了使用自洽场计算。在以前的文章中，我们已经研究了这些模型胶体在2维，并发现这些粒子，虽然他们的相互作用是纯粹的排斥，自组装成一个字符串状的组件，在一个狭窄的区域的物理参数集。在目前的工作中，我们证明了存在的三维系统中的弦状组装和研究这些字符串的安排的统计性质。平均线长在熔化过渡线和渗流过渡线相交的区域附近发散，这在二维中也被发现。
2011-12-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembly of binary nanoparticle dispersions: from square arrays and stripe phases to colloidal corrals
纳米级正方形和条形图案的产生具有重大的技术重要性，因为它们与工业标准电子电路兼容。最近，通过氢键相互作用的二嵌段共聚物的共混物显示出在正方形阵列中的自组装。受这些实验的启发，我们研究，使用蒙特卡罗模拟，斑图形成的胶体粒子通过各向同性的核心电晕电位相互作用的二维二元混合物。我们发现了丰富多样的模式，可以分组主要是在聚集，自组装在规则的正方形晶格或交替带。观察到的其他形态包括可能用作表面模板剂的胶态corpine。这项工作显示了这个简单模型的意想不到的多功能性，可以产生各种具有高技术潜力的图案。
2009-01-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Time-Rate-Transformation framework for targeted assembly of short-range attractive colloidal suspensions
随着固体颗粒含量的变化，颗粒间吸引力或排斥力的范围、类型和强度的变化，吸引胶体的聚集现象已从理论和实验两个方面得到了广泛的研究。所得到的凝胶组成的有吸引力的胶体颗粒的无序组件，也已被调查方面的渗滤，相分离，以及所得到的分形网络的机械特性。尽管我们对凝胶化过程的理解取得了巨大进展，并探索了不同的途径来阻止有吸引力的胶体的动力学，但在这样的系统中，对流传输过程和多体效应之间的复杂相互作用限制了我们将系统推向特定配置的能力。在这里，我们研究了一个模型有吸引力的胶体系统在广泛的颗粒特性和流动条件下进行聚集远离平衡。系统的复杂多尺度动力学可以使用时间-速率-转换图来理解，该图改编自对嵌段共聚物、过冷液体和更硬的玻璃态金属中材料加工的理解，以指导有吸引力的胶体颗粒的有针对性的组装。
2019-11-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear Excitation of Confined Colloidal Suspensions
我们表明，几何约束显着影响的剪切诱导的配置致密的单分散胶体悬浮液;出现一种新的结构，颗粒层屈曲堆叠在一个更有效的包装。剪切区中的体积分数由粘性应力和未剪切颗粒的接触储层的渗透压之间的平衡控制。我们提出了一个模型，占我们的意见，并有助于阐明复杂的相互作用之间的颗粒包装和剪切应力限制悬浮液。
2004-09-06 cond-mat.mtrl-sci 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
Variational design principles for nonequilibrium colloidal assembly
使用大偏差理论和随机最优控制的原则，我们表明，罕见的分子动力学轨迹的条件下组装一个特定的目标结构编码一组相互作用和外力，导致增强稳定性的结构。这样的关系可以制定成一个变分原理，我们已经开发了一个相关的优化算法，并已使用它来确定最佳的力量有针对性的自组装内非平衡稳态。我们说明了这个角度在线性剪切流内的胶体簇组装模型的逆设计。我们发现，胶体集群可以组装高产量使用特定的短程相互作用的可调复杂性。剪切降低刚性集群的产量，而小的剪切值增加非刚性集群的产量。由于剪切屈服的增强或抑制是合理的广义线性响应理论。通过研究由6、7或8个粒子组成的21个独特的簇，我们揭示了平衡外靶向组装的基本设计原理。
2021-01-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Assembly and Phase Transitions within Colloidal Crystals
微米级的胶体颗粒可以被看作是具有可剪裁的尺寸、形状和相互作用的大原子。这些构建块可以组装成极其丰富的结构和相，其中颗粒的热运动可以使用光学显微镜直接成像和跟踪。因此，胶体粒子是研究相变的极好模型系统，特别是对于知之甚少的动力学和非平衡微尺度过程。胶体制造、组装和计算机模拟的进步为此类研究开辟了许多可能性。本文综述了由可调各向同性球、各向异性粒子和活性粒子组成的胶体晶体的研究进展。我们专注于结晶，熔化和固体固体转变的进展，并强调胶体晶体内相变研究的挑战和未来前景。
2017-11-09 cond-mat.soft
Controlled interfacial assembly of 2D curved colloidal crystals and jammed shells
胶体粒子在流体界面上的组装是一种很有前途的技术，用于合成二维微晶材料，可用于生物医学1，材料科学2，矿物浮选3和食品加工4等领域。目前的方法依赖于本体乳化方法，需要进一步的化学和热处理，并且对于所采用的材料是限制性的5 -9。由于对组装过程缺乏了解，开发利用界面组装的巨大潜力来生产定制材料的方法受到阻碍。在这里，我们报告了一个微流体的方法，可以直接可视化和理解的动态胶体晶体生长的弯曲界面。晶体周期性地喷射出来，形成稳定的堵塞壳，我们称之为胶体盔甲。我们建议，界面晶体生长和组织的能量障碍，可以克服有针对性地通过流体动力学流动的胶体颗粒的交付。我们的方法允许对装甲成分、尺寸和稳定性进行前所未有的控制。
2006-01-11 cond-mat.soft
Engineering azeotropy to optimize the self-assembly of colloidal mixtures
本研究针对多组分胶体自组装复杂度高的问题，提出利用共沸现象控制任意组分自组装的方法，通过质量平衡方程筛选共沸补丁粒子系统，验证了二元混合物经共沸点组装成立方金刚石晶体的效果，为复杂结构自组装提供新路径。
2023-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Comment on "Probing the equilibrium dynamics of colloidal hard spheres above the mode-coupling glass transition"
在信[PRL 102，085703（2009）]中，Brambilla等人声称在高于模式耦合理论（MCT）的临界填充分数的胶体硬球中观察到活化动力学。通过进行微观MCT计算，我们表明，在他们的系统中的多分散性转移的临界填充分数以上的值由van Megen等人确定的。对于较少的多分散性样品，数据与理论一致，除了，可能的，最高的填充分数。
2010-10-14 cond-mat.soft
Three-dimensional ultrasonic colloidal crystals
胶体组装是制备功能材料的一种有效方法。在这篇文章中，我们描述了声辐射力如何引导胶体颗粒组装成结构，作为新型声学元器件中的微观元件或作为声子晶体。使用一个简单的三维正交系统，我们表明，具有正交对称性的胶体结构的多样性，可以组装兆赫兹频率（MHz）的驻波压力波。这些结构允许快速调整声学特性，并为动态超材料应用提供了新的平台。
2015-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-assembly of colloidal bands driven by a periodic external field
我们研究了周期性外场驱动下胶体粒子带的形成。使用布朗动力学，我们确定的带宽上的粒子相互作用的强度和强度和周期性的字段的依赖。我们还研究了开关（场）动力学和弛豫时间作为系统参数的函数。利用流体的简单动态密度泛函理论分析了观测到的标度关系。
2015-07-24 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
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
Universal reshaping of arrested colloidal gels via active doping
通过短程吸引相互作用的胶体作为广泛的自组装材料的主要构建块。然而，这种策略的一个众所周知的缺点是，这些结构单元迅速且容易地凝聚成亚稳态胶体凝胶。使用计算机模拟，我们说明了如何添加一小部分的纯排斥性自推进胶体，一种被称为活性掺杂的技术，可以防止这种亚稳凝胶状态的形成，并驱动系统向其结晶有利的目标结构。这种策略的简单性和鲁棒性提供了一种系统和通用的途径来改善大量复杂胶体结构的自组装。我们详细讨论了这一壮举完成的过程，并利用它来调节自组装提供定量指标。我们提供的证据，这种方法的通用性，证明它仍然是强大的下，在二维和三维的一些不同的各向异性短程对相互作用。此外，我们报告了一种新的微相在被动和主动胶体的混合物。对于宽范围的自推进速度，可以稳定相当单分散的有限尺寸微晶的悬浮液。令人惊讶的是，这种微相也对结构单元之间的潜在对相互作用不敏感。这些中等大小的单分散团簇的活性稳定是相当显着的，应该是非常有用的分层自组装策略的设计。这项工作进一步支持了主动力在指导胶体自组装中发挥关键作用的概念。
2020-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Size matters more than packing in bimodal colloidal gel compositions
Northeastern University（东北大学）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
研究双峰胶体凝胶，发现中等尺寸差异下粒子尺寸对其结构尺度和力学响应的控制作用强于局部堆积。
2026-08-18 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
Measurement of correlations between low-frequency vibrational modes and particle rearrangements in quasi-two-dimensional colloidal glasses
我们研究了由热敏微凝胶颗粒组成的二维胶体玻璃中低频振动模式和重排之间的相关性，这些微凝胶颗粒容易允许样品填充分数的变化。在每个堆积分数处，测量颗粒位移协方差矩阵并用于提取“阴影”胶体玻璃的振动光谱（即，具有与样品胶体相同的几何形状和相互作用但没有阻尼的颗粒网络）。重排是由连续的，小的减少填充分数。实验结果表明，胶体玻璃中的低频准局域声子模，对系统重排呈现低能量势垒的模式在空间上与该热系统中的重排相关。
2011-09-20 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
Self-assembly of finite-sized colloidal aggregates
具有所寻求的形态的自组装有限尺寸胶体聚集体的挑战之一是在微观尺度上精确分选胶体位置以避免形成脱靶结构的必要性。微流体平台通过将进入目标聚集体的胶体的精确量加载到单个液滴中来解决这个问题。使用理论和模拟，在本文中，我们验证了一个更通用的设计，使我们能够制造不同类型的有限尺寸的聚集体，包括胶体分子或核壳簇，从有限密度悬浮液的各向同性胶体散装。在我们的模型中，粒子之间的相互作用是由DNA连接器与移动拴系点介导的，在实验中发现，使用DNA低聚物标记的疏水复合物浸入支持的双层。通过微调的强度和不同类型的连接器的数量，我们证明了控制的聚集体的形态，特别是，分子的价态和核壳簇的大小的可能性。在一般情况下，我们的设计显示了多价相互作用如何在平衡条件下导致微相分离。
2020-01-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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-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
Dynamic interfaces for contact-time control of colloidal interactions
了解胶体颗粒之间的多体相互作用的平衡有着深远的影响，如胶体自组装的动力学过程。然而，传统的胶体相互作用在胶体时间尺度上是有效的准静态的，并且不能被调制出平衡。动态调节胶体接触过程中相互作用的机制可以为自组装和材料设计提供新的途径。在这项工作中，我们开发了一个框架的基础上聚合物涂层的胶体和证明，在平面表面流动性和机械松弛的聚合物在胶体接触界面，使一个有效的，动态的相互作用。结合分析理论，模拟和光镊实验，我们展示了精确控制的动态对相互作用的范围内的皮牛顿力和秒的时间尺度。我们的模型可用于工程胶体通过接口调制和非平衡处理的胶体自组装动力学和热力学的精细控制。
2023-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
A colloidal viewpoint on the finite sphere packing problem: the sausage catastrophe
该研究通过实验与模拟，在脂质囊泡中研究胶体非密堆积，发现某些截断多面体簇（N=56-70，除57和63）比线性排列更密，挑战了传统认知。
2023-06-23 cond-mat.soft
Designed self-assembly of programmable colloidal atom-electron equivalents
本文研究可编程胶体原子-电子等价物二元系统，建立统计力学框架计算EE介导的PAE有效相互作用，发现其随EE价态异常依赖并在大价态极限收敛，且存在最优价态最大化目标与非目标结合差异，为靶向自组装提供设计原则。
2025-06-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Machine Learning-based Optimal Control for Colloidal Self-Assembly
Louisiana State University（路易斯安那州立大学）；Beijing University of Chemical Technology（北京化工大学）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）
本文提出基于机器学习的最优控制方法，用于实现高效率的胶体自组装图案化控制，实验显示其在电场系统中达到97%的成功率。
2025-12-18 cond-mat.soft cs.SY eess.SY
Machine learning prediction of self-assembly and analysis of molecular structure dependence on the critical packing parameter
本研究利用机器学习直接从分子化学结构预测自组装结构，结合耗散粒子动力学模拟数据训练模型，发现随机森林与GRU均有高预测精度，明确分子两亲性的关键影响，为材料相关领域产品开发提供助力。
2023-10-07 cond-mat.mtrl-sci 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
Self-limiting stacks of curvature-frustrated colloidal plates: Roles of intra-particle versus inter-particle deformations
本文通过理论与粗粒化模拟研究 curvamer 柔性壳状粒子的自限制堆叠，揭示粒子内弯曲刚度与粒子间间隙柔顺性之比及吸引作用程如何控制受挫传播和尺寸转变。
2024-03-03 cond-mat.mtrl-sci 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
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
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
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
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
