Configurational temperature of charge-stabilized colloidal monolayers
最新的理论进展表明，一个处于平衡状态的系统的温度可以从其组分的瞬时构型的静态快照中测量，而不考虑它们的动力学。我们报告的第一个测量的组态温度在一个实验系统。特别是，我们引入了一个层次的超构型温度的定义，我们用它来分析单层的电荷稳定的胶体球。平等的hyperconfigurational和散装热力学温度提供了以前缺乏热力学自洽检查测得的胶体对电位，从而投下新的光异常的几何约束引起的电荷胶体吸引力。
2003-12-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Glass Transition in Monolayers of Rough Colloidal Ellipsoids
本研究通过胶体实验与粗粒化模拟，发现表面粗糙度可消除光滑椭球单层中的取向玻璃和两步玻璃化转变，并破坏结构-动力学关联，为调控胶体玻璃化转变提供了新途径。
2024-12-04 cond-mat.soft
Charging-driven coarsening and melting of a colloidal nanoparticle monolayer at an ionic liquid-vacuum interface
我们诱导和调查的粗化和熔融动力学的初始静态纳米粒子胶体单层在离子液体真空界面，由一个聚焦的，扫描电子束驱动。粗化通过晶粒界面迁移和较大尺度的运动（如晶粒旋转）发生，通常由滑动位错促进。使用电润湿模型，从而在界面处的颗粒溶剂化，一旦他们积累的电荷招募足够的抗衡离子submerged的颗粒解释的面积分数，驱动熔化的单层的逐步减少。受到随机粒子从单层去除，熔化概括在模拟与伦纳-琼斯潜力。这种新的驱动机制的胶体系统，其动力学的时间尺度，我们可以控制的加速电压，打开的可能性，操纵粒子的相互作用，而不需要改变粒子的固有特性或表面处理。此外，利用电子成像的颗粒尺寸的减小提供了在典型的胶体和分子系统之间的较少探索的制度中间观察力和时间尺度的机会。
2020-09-08 cond-mat.soft
Interfacial colloidal monolayers under steady shear: structure and flow profiles
本文研究了水/油界面上带电胶体单分子层的结构动力学与流变学响应之间的耦合，该界面由以受控角速度旋转的微盘驱动进入稳态剪切。该流动导致颗粒分层成与局部位置相关的剪切速率相关联的旋转同心环，这触发了两种不同的动力学状态：颗粒连续地移动（“流动”）靠近微盘，或者在更远的局部能量最小值之间表现出间歇性的“跳跃”。单层的剪切速率依赖的表面粘度可以从界面应力平衡中提取，给出“宏观”流动曲线，其行为对应于颗粒运动的不同微观制度。跳跃区域对应于表面屈服应力$η\sim τ_S^Y \dotγ^{-1}$，而流动区域表现出具有幂律剪切变稀特性的表面粘度。
2015-09-11 cond-mat.soft
Hydrodynamic interactions in a binary-mixture colloidal monolayer
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）
研究二元混合物胶体单层中流体动力学相互作用的影响，发现当粒子种类差异极大时，大粒子的浓度动力学遵循傅立叶定律，但集体扩散率由小粒子的扩散率决定。
2026-05-11 cond-mat.soft
Glass transition in colloidal monolayers controlled by light-induced caging
本文通过模式耦合理论研究了准二维硬碟胶体在周期光势下的玻璃转变，发现外势导致的笼形畸变与局域堆积竞争产生非单调转变线，中等周期调制可稳定液态并实现玻璃态熔化。
2025-09-09 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Theory of anomalous collective diffusion in colloidal monolayers on a spherical interface
由于流体动力学相互作用，平面胶体单层呈现出反常的集体扩散。我们研究了这种行为是如何受到单层的曲率，当它驻留在一个球形液滴的界面上。结果发现，动力学的特征时间仍然表现出相同的平面情况下的异常标度。然而，由于液滴半径的相关性，空间分布显示出差异。由于对于液滴，这既是全局幅度，即，关于球面的空间范围，以及局部范围，即，曲率半径，但在一般弯曲界面的情况下，这两个特征中哪一个实际上占主导地位的问题仍然是开放的。
2018-02-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Capillary attraction induced collapse of colloidal monolayers at fluid interfaces
我们研究了被捕获在流体界面并通过毛细吸引力相互作用的胶体颗粒系统的演变，作为毛细作用范围和温度的函数。我们解决的崩溃最初均匀的粒子分布和径向对称（盘形）分布的有限大小，无论是理论上通过使用微扰的方法启发宇宙模型和数值上通过布朗动力学（BD）和动态密度泛函理论（DDFT）。结果总结在一个“动力学相图”，描述了一个顺利的交叉从集体（类引力）崩溃到本地（类旋节）集群。在这个交叉区域中，演化在收缩的盘状分布的外缘处表现出一种特殊的冲击波行为。
2013-12-12 cond-mat.soft
Clogging and Jamming of Colloidal Monolayers Driven Across a Disordered Landscape
我们实验研究堵塞和堵塞的相互作用的顺磁性胶体驱动通过淬火无序景观的固定障碍物。当粒子被迫穿过两个障碍物之间的一个单一的孔，我们发现一个间歇性的动力学特征的爆发大小的指数分布。在集体水平上，我们观察到淬火无序降低了粒子的流动，但它也大大增强了“更快更慢”的效果，当增加粒子的速度。此外，我们表明，堵塞事件可以通过调整在运输过程中的颗粒之间的相互作用对控制，这样的胶体流减少排斥相互作用，但增加各向异性吸引。我们提供了一个实验测试平台，以调查的关键作用的无序堵塞和堵塞在驱动的微尺度物质。
2017-12-14 cond-mat.soft
Effect of particle and substrate wettability on evaporation-driven assembly of colloidal monolayers
本文通过数值模拟研究基底与颗粒润湿性对蒸发驱动胶体单层组装的影响，揭示高基底润湿性促进六方单层形成、高颗粒润湿性可缓解低基底润湿性的不利影响，并提出并验证了预测表面覆盖率的理论模型。
2025-06-03 cond-mat.soft physics.chem-ph
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
Sedimentation of a Colloidal Monolayer Down an Inclined Plane
本文研究了沿斜面沉积的胶体单分子层的受驱动集体动力学。平行于底壁的重力的作用在每个胶体周围产生流动，并且随着局部密度的增加，胶体之间的流体动力学相互作用加速沉积。这导致了一个普遍的“三角形”不均匀密度分布的创建，与一个旅行的密度激波在前沿移动在下坡方向。与由施加的扭矩而不是力驱动的胶体单层中的密度冲击不同[Phys. Rev. Fluids，2（9）：092301，2017]，沉降过程中的密度前沿在很长一段时间内保持稳定，即使它形成了数十个颗粒直径的粗糙度。通过实验测量和基于粒子的计算机模拟，我们发现，Burgers方程可以模拟沿沉积方向的密度分布作为时间的函数显着，与适度的改善，如果非线性守恒定律帐户的次线性依赖的集体沉降速度对密度。
2020-11-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Phase Transformations in Binary Colloidal Monolayers
由于无法直接观察单个原子的运动，相变可能难以在微观水平上表征。相比之下，模型胶体系统允许直接观察单个粒子动力学和集体重排，这允许相变的真实空间表征。在这里，我们研究了准二维，二元胶体合金，表现出液-固和固-固相变，专注于两个晶相之间的无扩散变换的动力学。实验是在一个单层的磁性和磁性微球悬浮在一个薄层的铁磁流体和暴露在一个可调的磁场。硬球的理论模型与点偶极子在其中心被用来指导实验参数的选择和表征底层材料物理。当所施加的场垂直于流体层时，棋盘状晶体形成;当场与法线之间的角度足够大时，条纹状晶体组装。由于该领域是慢慢倾斜远离正常的，我们发现，这两个阶段之间的转换途径强烈依赖于晶体取向，场强，和程度的限制的单层。在某些情况下，该路径通过平滑的磁致伸缩剪切发生，而在其他情况下，它涉及马氏体板的突然形成。
2015-02-10 cond-mat.soft
Topological defects in buckled colloidal monolayers
Harvey Mudd College（哈维穆德学院）
研究褶皱胶体单层中拓扑缺陷的形成、运动及相互作用，揭示其在晶体边界和自旋域粗化中的作用，为预测系统材料性质和老化提供基础。
2026-03-04 cond-mat.soft
Superlubric-Pinned Transition in Sliding Incommensurate Colloidal Monolayers
近年来，在激光诱导的光晶格上滑动的二维胶体晶体单层膜成为研究理想晶体表面间摩擦的新工具。在这里，我们特别关注静摩擦，这是使一个晶格与另一个晶格分离所需的最小滑动力。如果胶体和光晶格是相互相称的，胶体滑动总是被静摩擦钉扎;但当它们是不相称的钉扎的存在或不存在可以预期取决于系统参数。如果一个二维的类比数学上建立的奥布里过渡的一维系统是成立的，增加周期性的双折射强度$U_0$应该把一个最初的自由滑动单层到钉扎状态通过一个明确的动态相变。我们解决这个问题的一个现实的模型2D胶体晶格的模拟滑动，确认存在一个明确的和尖锐的superlubric-pinned过渡，以增加摩擦强度。与一维连续的Aubry跃迁不同，二维跃迁具有确定的一级性质。在不改变对称性的情况下，该转变需要一种结构特征，即胶体-胶体相互作用能突然增加，并伴随着胶体-胶体相互作用能的补偿性向下跳跃。的过渡值的振幅$U_0$取决于之间的光学和胶体晶格的错位角$θ$，超润滑性生存，直到较大的波纹的角度远离积极有利的方向，这本身通常是轻微的错位，如在最近的工作中所示。提出并讨论了超润滑钉扎胶体相变的可观测性。
2015-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
The structure and dynamics of self-assembling colloidal monolayers in oscillating magnetic fields
在所谓的活性流体中，已经观察到许多迷人的现象，例如大规模的集体流动，增强的流体混合和斑图形成。活性流体由能够吸收能量并将其耗散到流体介质中的颗粒组成。对于浸没在液体中的活性颗粒，流体介导的粘性应力可以在集体行为的出现中起重要作用。在这里，我们实验研究它们在自组装磁驱动的胶体颗粒，可以迅速形成有组织的六边形结构的动力学中的作用。我们发现，粘性应力降低六方有序，产生较小的集群，并显着降低团簇形成的速率，同时保持系统在恒定的数密度。此外，我们发现团簇形成的时间和长度尺度取决于梅森数（Mn），或粘性磁力的比例，标度为t / Mn和L / Mn^（1/2）。我们的研究结果表明，粘性应力阻碍集体行为的自组装胶体系统。
2013-11-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Structural characterisation of polycrystalline colloidal monolayers in the presence of aspherical impurities
晶体材料中的杂质由于晶格缺陷和晶界的形成而将无序引入原本有序的结构中。所得到的多晶体的性质可能与理想单晶的性质显著不同。在这里，我们研究了一个准二维系统的胶体球含有一小部分的非球面杂质，并将所得的多晶单层。我们发现，在附近的杂质，下面的六方晶格是变形的，由于优先选择5倍协调的颗粒邻近杂质。这导致杂质周围的局部六方有序减少。增加杂质的浓度导致这些缺陷的数量增加，从而减少系统范围内的六方有序和相应的熵增加，从Voronoi单元区域的分布测量。此外，通过考虑取向相关性和直接识别结晶域，我们观察到平均多晶晶粒尺寸在增加杂质浓度时减小。我们的数据表明，对于所考虑的浓度，由于杂质的存在而引起的局部结构修改与其浓度无关，而较长长度尺度上的结构（即多晶晶粒的尺寸）由杂质浓度决定。
2014-12-12 cond-mat.soft
Correlation between crystalline order and vitrification in colloidal monolayers
我们在一个近似于硬盘的准二维胶体模型系统中实验研究了局域结构与动力学滞止之间的关系。我们将多分散性引入系统以抑制结晶。压缩时，结构弛豫时间的增加伴随着局部六方对称的出现。检查系统的动力学异质性，我们确定了三种类型的运动：“零维”对应于β-松弛，“一维”或弦状运动和“二维”运动。动态异质性与局部有序性相关，即局部六边形区域更可能是动态慢的。然而，我们发现，对应于动态异质性和局部结构的长度尺度并没有出现一起接近玻璃化转变的规模。
2014-12-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamic light scattering from colloidal fractal monolayers
我们解决实验的问题，如何确定的界面的粘弹性的表面单层的结构。用光学显微镜和表面准弹性光散射研究了碳酸钙$_3$颗粒在空气-水界面上的聚集行为。团簇-团簇聚集形成的结构是二维分形，其生长最终形成一个扩展网络。这个过程是通过图像分析来测量的。在同一个系统中，我们测量界面的热波动（表面波纹）的动态，我们讨论了松弛过程是如何受到不断增长的集群。我们发现，当两个长度尺度相当时，结构开始强烈地阻尼涟波。没有测量宏观表面压力，这与浓度对应于表面覆盖度的脂质、表面活性剂或聚合物单层形成对比。这一观察结果以及用传统模型拟合涟波子谱的困难表明，一种不同的物理机制可能是该系统中观察到的涟波子阻尼的原因。
2002-01-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spontaneous symmetry breaking in 2D: Kibble-Zurek mechanism in temperature quenched colloidal monolayers
Kibble-Zurek机制描述了不同体系在自发对称性破缺过程中拓扑缺陷的形成。大爆炸后不久，希格斯场的各向同性在宇宙的膨胀和冷却过程中被打破。基布尔提出了在希格斯场中形成单极子、弦和膜，因为对称破缺场的相位不能在空间的任何地方都获得相同的值。Zurek指出，同样的机制也适用于凝聚态系统中的二级相变。由于序参量涨落的临界慢化，系统的对称性不能全局改变，而是在不同区域之间引入了缺陷，使得系统在有限的冷却速率下失去平衡.取决于冷却速率的异质序参量图案是一个指纹的临界波动。在本手稿中，我们表明，单层的超顺磁性胶体粒子是理想的适合调查这种现象。在热平衡时，系统发生连续的相变，符合KTHNY理论。如果在熔化温度附近快速冷却，则最终状态是多晶体。我们表明，观察到的不能用过冷流体的成核来解释，但与Kibble-Zurek机制是相容的。
2014-09-16 cond-mat.soft
Dynamics and Clogging of colloidal monolayers magnetically driven through an heterogeneous landscape
我们结合实验和数值模拟来研究堵塞的出现在一个系统的相互作用的顺磁性胶体颗粒驱动对一个无序的景观较大的障碍。我们考虑一个单一的孔径景观的不动的二氧化硅颗粒是不可逆地附着在基板上。我们使用一个外部旋转磁场来产生一个行波势，该势驱动磁性粒子以恒定且频率可调的速度撞击这些障碍物。实验上，我们发现，粒子显示出间歇动力学与幂律分布在高频率。我们重现这些结果，通过使用数值模拟，并表明，堵塞在我们的系统中出现在大的频率，当颗粒desperize与移动的景观。此外，我们使用该模型来探索隐藏的作用的灵活性的障碍位移和粒子之间的流体动力学相互作用的影响。我们还考虑数值直壁的情况，并调查在这种情况下出现堵塞的参数范围。我们的工作提供了一个软物质实验台系统，以研究堵塞的影响，在驱动的微尺度物质。
2020-07-08 cond-mat.soft
Kibble-Zurek mechanism in colloidal monolayers
Kibble-Zurek机制描述了当系统被驱动通过二级相变时，拓扑缺陷结构如畴壁、弦和单极子的演化。该模型用于非常不同的尺度，如早期宇宙中的希格斯场或凝聚态系统中的量子流体。如果由于有限的信号速度，分离的区域相距太远而不能“通信”（例如关于它们的取向或相位），则在冷却期间自然产生缺陷结构。这导致具有不同（退化）局部破缺对称性的分离域。在这张照片中，我们研究了凝聚态类似物的非平衡动力学，胶体粒子的二维系综。在平衡时，它服从所谓的Kosterlitz-无相变-Halperin-Nelson-Young（KTHNY）熔融情景，具有连续（二级样）相变。该合奏是暴露于一组有限的冷却速率，覆盖大约三个数量级。沿着这个过程中，我们通过视频显微镜定量分析缺陷和畴结构，并确定相应的长度尺度的缩放作为冷却速率的函数。我们确实观察到KTHNY普适性类的Kibble-Zurek机制预测的缩放。
2015-03-30 cond-mat.soft
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
Nonadditive Interactions Unlock Small-Particle Mobility in Binary Colloidal Monolayers
研究了二元胶体单层中由界面钉扎引起的非加和性相互作用，通过调控尺寸比实现相行为控制，揭示了小颗粒迁移率机制，并用分子动力学模拟验证了降维描述方法。
2023-05-19 cond-mat.soft
Crystallization kinetics of binary colloidal monolayers
采用实验和模拟的方法研究了悬浮在铁磁流体中的磁性颗粒和非磁性颗粒的混合物中晶体生长的动力学。使用键序参量和平均畴尺寸参数来量化生长过程。在实验中获得的最大的单晶体由约1000个颗粒组成，如果面积分数保持在65-70%之间，并且场强保持在8.5-10.5 Oe的范围内，则形成。模拟表明，在无杂质的条件下，可以在几个小时内获得包含多达5000个颗粒的更大的单晶体。如果我们的模拟被修改为包括杂质浓度小到1- 2%，那么结果与实验定量一致。这些发现提供了一个重要的一步，发展战略，生长单晶，是大到足以使后续的调查，在凝聚态物理的许多分支学科。
2016-07-27 cond-mat.soft
Particle monolayer assembly in evaporating salty colloidal droplets
在液滴蒸发到衬底上之后，经常可以发现环形沉积物。如果液滴中的流体是纯液体，并且其接触线在该过程中保持固定，则这种环形沉积背后的机制是众所周知的咖啡污渍效应。然而，向这样的液滴中添加少量的盐可以显著改变内部流动，从而改变沉积机制。由于接触线区域中的表面张力的增加，产生从液滴的顶点朝向接触线引导的马兰戈尼流。结果，颗粒到达液滴的液-气界面之后的接触线。有趣的是，沉积物也是环形的，就像经典的咖啡污渍效应一样，但具有完全不同的形态：颗粒沿着液滴的液体-空气界面形成单层，而不是紧凑的三维沉积物。使用共聚焦显微镜，我们研究了粒子每粒子的组装过程中发生的胶体单层的液滴蒸发不同的初始浓度的氯化钠和初始颗粒稀释。我们的研究结果与经典的扩散限制沉积模型进行了比较，并开辟了一个有趣的场景，通过界面颗粒组装，它可以很容易地产生均匀的沉积物通过操纵液滴中的初始盐和颗粒浓度的存款。
2020-04-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Geometric Frustration in Buckled Colloidal Monolayers
当晶格结构阻止局部相互作用的同时最小化时，几何挫折就会出现。它导致高度简并的基态，随后，复杂的物质相，如水冰，自旋冰和受挫的磁性材料。在这里，我们报告了一个简单的几何挫折系统组成的紧密包装的胶体球之间的平行壁。直径可调的微凝胶球自组装成一个屈曲的三角形晶格与向上或向下的位移类似于反铁磁伊辛模型的三角形晶格。实验和理论揭示了单粒子动力学受面内晶格畸变的控制，这种畸变部分地缓解了挫折，并产生了具有条纹和次广熵的基态，而不是反铁磁伊辛模型的更随机的配置和广熵。这种可调的软物质系统提供了一个未知的领域，在其中挫折，热激发和缺陷的动力学可以直接可视化。
2008-07-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of shape biaxiality on the phase behavior of colloidal liquid-crystal monolayers
我们扩展了我们以前对单轴粒子单层的工作[J. Chem. Phys. 140，204906（2014）]，以研究粒子双轴性对液晶单层相行为的影响。颗粒被建模为具有三种不同边长$σ_1\geqσ_2\geqσ_3$的板状刚体，并使用限制取向近似（Zwanzig模型）。基于基本测度理论的密度泛函形式主义用于计算最大纵横比（$κ_1=σ_1/σ_3\in[1,100]$）的宽范围值的相图。我们发现，粒子的双轴性一般不稳定的双轴取向相已经存在于单轴粒子的单层。虽然板状颗粒表现出较强的双轴有序性，但具有$κ_1>21.34$的棒状颗粒表现出可重入的单轴和双轴相。随着粒子的几何形状从单轴向逐渐变成双轴向的棒状，双轴向的区域减小，最终在临界终点结束。对于$κ_1>60$，密度间隙打开，其中双轴取向相对于任何颗粒双轴性都是稳定的。发现了相图中出现堆积分数反转的区域（即堆积分数是密度的递减函数），并将我们的结果与最近的磁性纳米棒的磁性相的实验研究进行了比较。
2014-10-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Proliferation of anomalous symmetries in colloidal monolayers subjected to quasiperiodic light fields
准晶提供了一类具有迷人性质的材料。尽管准晶在许多技术应用上有很大的潜力，但人们对准晶形成的条件仍然知之甚少。目前，还不清楚为什么大多数准晶具有5或10重对称性，但从未观察到具有7或9重对称性的单一例子。在这里，我们报告的几何约束，阻碍形成的准晶体与某些对称性的胶体模型系统。在实验上，胶体准晶是通过使微米大小的颗粒经受由n=5或7个激光束产生的二维准周期势场来产生的。我们的结果清楚地表明，准晶顺序是更容易建立n = 5相比，n = 7。随着激光强度的增加，我们观察到的胶体首先采用准周期秩序在局部地区，然后横向生长，直到扩展的准晶层的形式。作为准周期性起源的成核位点，我们在激光图案中识别出高度对称的图案。我们发现，它们的密度强烈地随n而变化，并且令人惊讶的是，对于那些在原子系统中从未观察到的准晶对称性，它们的密度恰好是最小的。由于这种高对称性基序也存在于原子准晶中，它们在其中充当优先吸附位点，这表明确实是这种基序的缺陷导致了具有例如7重对称性的材料的缺乏。
2010-05-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Hydrodynamic interactions induce anomalous diffusion under partial confinement
在部分约束下，胶体颗粒的运动被限制在一个平面上，但它们的动力学受到流体动力学相互作用的影响，流体动力学相互作用是由包埋流体的无约束三维流动介导的。我们证明，这种维数失配引起的特征发散的二维集体扩散系数的胶体单层。这一结果，独立于特定的单分子层中的颗粒间的力，是完全由于运动学约束的胶体颗粒，它是不同于已知的发散的纯二维流体中的传输系数。
2013-05-16 cond-mat.soft
Static and dynamic friction in sliding colloidal monolayers
在一个先驱实验中，Bohlein等人实现了二维胶体晶体在激光产生的周期或准周期势上的受控滑动。在这里，我们提出了现实的模拟和参数，除了再现主要的实验观察到的功能，给出了第一个理论论证的潜在影响的胶体滑动纳米摩擦学。对比了硬无公度晶体中孤子和反孤子的自由运动与两个晶格公度和钉扎时在大静摩擦阈值Fs下孤子-反孤子对的成核。直接从颗粒速度中提取的摩擦功可以作为经典摩擦学参数的函数进行分析，这些参数包括速度、间隔和周期性势的振幅（分别表示滑动界面的失配和“载荷”）。这些和其他功能提示进一步的实验和见解促进胶体滑动到一个新的摩擦研究仪器。
2012-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.class-ph
Analysis of Profile and Morphology of Colloidal Deposits obtained from Evaporating Sessile Droplets
我们的实验研究的轮廓和形态的环状沉积物蒸发后得到的固着水滴含有聚苯乙烯胶体颗粒的亲水性玻璃基板上。特别是，颗粒尺寸和浓度的耦合效应进行了研究。在光学显微镜下定性观察沉积物，并通过光学轮廓仪测量环的轮廓。环的轮廓类似于部分环面形状的所有情况下的颗粒尺寸和浓度。发现环表面的裂纹仅在较小的颗粒尺寸和较大的浓度下发生。我们绘制了一个区域图来分类三种沉积类型-不连续单层环，连续单层环和多层环-颗粒浓度-颗粒尺寸平面。我们的数据表明，对于给定的颗粒尺寸（浓度），单层环形成的临界浓度（颗粒尺寸）的可能存在。对于较大的颗粒尺寸，颗粒之间的浸没毛细力占主导地位，有助于形成颗粒的单层环。在单层环的情况下，聚集在环中的颗粒的相对质量较小。我们测量的宽度和高度的环，并表明，它们的规模与颗粒浓度的幂律的多层环。这种缩放证实了现有的基于连续介质的理论模型。我们简要地讨论了沉积物的生长与收缩的自由表面的相互作用对环的尺寸和轮廓的影响。本研究结果有助于理解环的形成过程，并将有助于指导设计的自组装胶体颗粒形成的蒸发液滴。
2019-03-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Glass transitions in two-dimensional suspensions of colloidal ellipsoids
我们观察到两个步骤的玻璃化转变的胶体椭球单层的视频显微镜。在转动自由度的玻璃化转变是在一个较低的密度比在平移自由度。在这两个过渡之间，椭球形成了一个取向玻璃。接近各自的玻璃化转变，在过冷液体中的旋转和平移的最快移动的颗粒协同移动，并形成具有幂律尺寸分布的集群。随着玻璃化转变的临近，平均团簇尺寸呈幂律发散。平移和旋转最快移动椭球的集群主要形成在伪磁畴内，和域边界周围，分别。
2011-05-29 cond-mat.soft
Onset of anomalous diffusion in colloids confined to quasi-monolayers
最近的研究表明，胶体单层，例如，在流体界面处或通过合适的限制电势形成的，表现出反常的集体扩散。这是当颗粒被限制为驻留在二维（2D）流形上时由三维（3D）环境流体介导的流体动力学相互作用的结果。我们研究理论和数值模拟的交叉从正常到异常扩散的粒子是，在真实的系统中，由3D的外部潜力，从而有可能波动出的2D流形，从而实际上形成一个准单层。
2017-02-09 cond-mat.soft
Tuning electrostatic interactions of colloidal particles at oil-water interfaces with organic salts
该研究针对油水界面胶体颗粒静电相互作用难调控的问题，通过向油相添加少量有机盐，实现了水/十六烷界面带电疏水微球间排斥作用的多数量级连续可调，并揭示了其缔合放电机制。
2023-05-03 cond-mat.soft
Friction Boosted by Equilibrium Misalignment of Incommensurate Two-Dimensional Colloid Monolayers
在光晶格中滑动的胶体二维单层作为摩擦系统近年来具有重要意义。在一般情况下，当单层和光晶格是无公度的，我们预测两个重要的新奇，一个在静力平衡结构，另一个在滑动下的摩擦行为。在结构上，现实的模拟表明，胶体层应具有在完全平衡的一个小的错位旋转角相对于光晶格，一个效果，迄今为止未被注意到，但在一些公布的实验莫尔图案可见。在滑动，这种错位的影响，提高了胶体单层摩擦的一个相当大的因素，在假设的对齐的情况下讨论到目前为止。类似起源的摩擦增加通常必须影响其他不相称的吸附单分子层和接触，以寻求个案。
2015-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
A high -quality and -throughput colloidal lithography by mechanical assembly and ice-based transfer
本文提出结合摩擦组装与冰辅助转印的高通量胶体光刻方法，实现无缺陷颗粒单层，并验证其在红外抗反射涂层和无配体T细胞激活中的应用。
2025-06-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Phonons in two-dimensional soft colloidal crystals
用视频显微镜和协方差矩阵分析法测量了由温敏微凝胶颗粒组成的原始和多晶单层胶体晶体的振动模式。在低频率下，两种晶体类型中都观察到二维谐波晶体的德拜关系;在较高频率下，声子态密度中的范霍夫奇异性的证据被实验噪声和测量统计数据显着模糊。这些误差的影响进行了分析，使用数值模拟。我们介绍的方法来纠正这些限制，它可以适用于无序系统以及结晶的，我们表明，应用程序的误差校正程序的实验数据导致更明显的范霍夫奇异的原始晶体。最后，准本地化的低频率模式在多晶二维胶体晶体被确定和证明与结构缺陷，如位错，这表明准本地化的低频率声子模式可用于识别易受重排的晶体以及非晶态固体的局部区域。
2013-09-11 cond-mat.soft
Identification of 2D colloidal assemblies in images: a threshold processing method versus machine learning
Astrakhan Tatishchev State University（阿斯特拉罕塔季谢夫国立大学）
本文提出通过阈值处理和机器学习方法识别二维胶体组装体，实验表明机器学习方法在识别准确率上优于阈值处理方法。
2026-01-16 cond-mat.soft
Comparison of 2D melting criteria in a colloidal system
我们使用超顺磁性球形粒子，在水/空气界面上排列成二维单层，研究晶体到液体的相变。根据KTHNY理论，晶体在热平衡下通过两个连续的相变熔化成具有中间相（通常称为六方相）的各向同性液态。我们验证了基于动力学和结构性质的几个标准的意义，以确定晶体-六角和六角-各向同性液体相变为给定的设置相同的实验数据。这些判据是键取向关联函数、Larson-Grier判据、二维动态Lindemann参数、键取向磁化率、二维Hansen-Verlet规则、Löwen-Palberg-Simon判据以及基于Voronoi胞形状因子和Minkowski泛函的判据。对于我们的长程排斥系统，键级关联函数和键级磁化率最能识别六角-各向同性液体转变，而二维动态林德曼参数则明确识别六角-结晶转变。
2012-10-15 cond-mat.soft
Controlling the shape and topology of two-component colloidal membranes
自组装膜的几何形状和拓扑结构的变化是细胞生物学和工程学中各种过程的基础。与脂质双层类似，单层胶体膜具有面内流体样动力学和面外弯曲弹性。它们的开放边缘和微米长度尺度提供了一个易于处理的系统，以研究膜组装和重构的平衡能量学和动态途径。在这里，我们发现，掺杂胶体膜与短混溶棒转换盘形膜成鞍形表面与复杂的边缘结构。鞍形膜很好地近似Enneper的极小曲面。理论模拟表明，它们的形成是由增加正高斯模量，这反过来又控制的短棒的分数驱动。鞍形表面的进一步聚结导致各种拓扑上不同的结构，包括悬链、三点、四点和更高阶的结构。在长时间尺度上，我们观察到一个系统跨越，海绵状阶段的形成。胶体膜的独特特征揭示了实时伴随聚结途径的拓扑变换。我们通过使它们的形状对外部刺激做出反应来增强这些膜的功能。我们的研究结果展示了一种控制薄弹性片形状和拓扑结构的新途径--一种由成分不均匀性引起的涌现弹性驱动的途径。
2022-03-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Influence of the interfacial tension on the microstructural and mechanical properties of microgels at fluid interfaces
微凝胶是由交联聚合物网络构成的软质胶体颗粒，具有很高的应用潜力。特别地，在流体界面处吸附之后，界面张力为微凝胶单层提供二维（2D）限制，并驱动颗粒的重新配置，使得它们能够在泡沫和乳液稳定中以及在用于光刻、传感和光学材料的表面图案化中部署。然而，大多数研究集中在具有高界面张力的流体系统，例如烷烃/或空气/水界面，其赋予组装单分子膜类似的性质。在这里，相反，我们比较了两个有机流体相，己烷和甲基叔丁基醚，这有显着不同的界面张力（$γ$）值与水，从而调整吸附的微凝胶的弹性和变形。我们合理化如何$γ$控制的单颗粒形态，从而调制在不同的界面压缩的单分子膜的结构和机械响应。具体地，当$γ$低时，微凝胶在界面平面内较少变形，并且它们的聚合物网络在侧向压缩时可以更容易地重新排列，导致更软的单层。选择具有不同表面能的界面提供了额外的控制以定制软颗粒的2D组装，从颗粒尺寸和颗粒间间距的微调到机械性能的定制。
2021-09-02 cond-mat.soft
Stripes, Zigzags, and Slow Dynamics in Buckled Hard Spheres
我们研究了屈曲胶体单分子膜和三角晶格伊辛反铁磁体之间的类比。我们计算了自由体积诱导的伊辛相互作用，展示了晶格变形如何有利于锯齿形条纹，从而部分消除了伊辛模型的基态简并，并确定了禁止完美条纹的马氏体机制。缓慢膨胀的球体产生干扰，以及几何学上缓慢的松弛，让人想起实验观察到的玻璃态动力学。
2008-12-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microstructural features governing fracture of a two-dimensional amorphous solid identified by machine learning
该研究提出一种实验方法，通过机器学习分析胶体微球单层在断裂过程中的微观结构演化，发现局部密度比取向有序性对裂纹扩展的影响更大，为微观断裂过程研究提供了基础。
2024-04-24 cond-mat.soft
Density functional theory for the crystallization of two-dimensional dipolar colloidal alloys
具有不同偶极矩的偶极胶体颗粒的二维混合物表现出极其丰富的自组装行为，并且与广泛的实验系统相关，包括在液体界面处的带电和超顺磁性胶体。然而，我们对这些系统的结晶的理解存在差距，因为现有的理论如积分方程理论和晶格和方法只能分别用于研究高温流体相和零温晶体相。在本文中，我们弥合这一差距，通过开发一个密度泛函理论（DFT），有效的在中间温度下，为了研究单组分和双组分偶极胶体单分子膜的结晶。该理论采用了一系列扩展的过剩亥姆霍兹自由能功能，截断在第二阶的密度，并作为输入高度精确的体相流体直接关联函数从模拟。虽然截断自由能在二阶意味着我们不能准确地确定凝固点，我们的方法使我们能够从头计算的密度分布的不同物种和最终的晶体结构的对称性。我们的DFT预测六方晶体结构的单组分系统，和各种超晶格结构的双组分系统，包括那些与六方和正方形对称，在良好的协议与已知的结果，这些系统。该理论还提供了新的见解，在中间温度制度下，小颗粒保持熔融，但大颗粒冻结在一个规则的晶格双组分系统的结构。
2018-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Depletion-induced crystallization of anisotropic triblock colloids
本研究利用由两种不同材料组成的各向异性三嵌段胶体粒子，通过分子动力学模拟和降维分析，绘制了其在准二维装置中的自组装状态图，发现多种晶体结构并确定了增强结晶的最佳参数，同时探索了以晶体单层为模板沉积复杂三维结构的潜力。
2023-11-24 cond-mat.soft
Non-equilibrium condensation and coarsening of field-driven dipolar colloids
在胶体悬浮液中，自组织过程可以很容易地由外部场推动。一类特别有趣的现象发生在由旋转外场驱动的偶极粒子单层中。在这里，我们报告的结果，从计算机模拟研究这样的系统集中在最近的实验中也观察到的聚类行为。本文的主要结果是一个新的解释这种斑图形成现象：我们显示的集群是一个汽-液一级相变的副产品。事实上，观察到的动态粗化过程对应于在这种转变期间发生的旋向分层
2012-03-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
High-frequency elastic moduli of two-dimensional Yukawa fluids and solids
本文提出了一种计算二维弱屏蔽Yukawa流体和固体的高频体积模量和剪切模量的方法。弹性模量与系统的声速和其他重要特性直接相关。在这篇文章中，我们将讨论这些关系，并提出示例性计算的纵向，横向和瞬时声速，并推导出爱因斯坦频率的微分方程。简单的分析结果表明，与数值计算相比，具有良好的精度。所获得的结果可以是特别有用的上下文中的2D胶体和复杂的（灰尘）等离子体单层。
2018-03-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Self-diffusion in two-dimensional hard ellipsoid suspensions
我们用视频显微镜研究了胶体椭球在靠近平壁的单分子层中的自扩散。图像处理算法能够以亚像素分辨率跟踪椭球的位置和姿态。在实验室框架和身体框架中沿长轴和短轴测量平移和旋转扩散。长时间和短时间的平移和旋转运动的扩散系数作为粒子浓度的函数进行测量。我们观察到亚扩散行为的中间时间制度，由于相邻粒子的笼。中间制度的开始和结束时间表现出幂律依赖于浓度。长时间和短时间扩散各向异性随浓度非单调变化，并在半稀状态下达到最小值，因为沿长轴的运动被笼在较低的浓度比沿短轴的运动。在不同的粒子密度下，对于平移和旋转扩散，有效扩散系数随时间t的变化是（lnt）/t的线性函数。这表明它们的弛豫函数按照1/t衰减，这在理论上提出了新的挑战。证明了旋转和平移布朗运动之间的耦合效应，测量了对应于各向异性颗粒形状和各向异性邻近环境的两个时间尺度。
2010-07-01 cond-mat.soft
