Computer Simulations and Mode-Coupling Theory of Glass-Forming Confined Hard-Sphere Fluids
本文通过模式耦合理论与计算机模拟定量比较，首次求解完整矩阵方程组，研究受限硬球流体的动力学性质，在玻璃转变附近实现理论预测与模拟的定量一致，揭示笼效应与弛豫动力学。
2023-05-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium dynamics of the glass transition: new perspectives from colloidal hard spheres
一种新的方法，从实验数据与硬球胶体产生开创性的见解的玻璃化转变。精确测定被其邻居捕获的粒子的比例是前所未有的，并为我们的研究提供了基石。我们发现，所谓的“戏剧性放缓”，伴随着超级包装是由于相关的笼子波动，而不是笼子本身。他们的统计数据表明，笼中粒子的无定形集合体处于自组织临界状态。笼和热力学1阶冻结过渡的发病之间的隐含连接的挑战现状，因为我们的论点，动态临界无定形组件是该过渡的先决条件。
2021-09-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brambilla et al. Reply to a Comment by J. Reinhardt et al. on "Probing the equilibrium dynamics of colloidal hard spheres above the mode-coupling glass transition"
G. Brambilla等人，回复J. Reinhardt等人的评论，质疑模式耦合理论预测的胶体硬球临界体积分数以上的平衡动力学的存在。
2010-10-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cooperativity and Spatial Correlations near the Glass Transition: Computer Simulation Results for Hard Spheres and Discs
我们研究的动态硬球和光盘在高包装分数在二维和三维，模拟最简单的系统表现出玻璃化转变。众所周知，协同性和动态异质性是从液相接近玻璃化转变时的核心特征，因此了解它们的基本物理是非常有趣的。协同性意味着减少的有效自由度，我们展示了一个简单的方式来量化的强度和不同粒子之间的动态相关性的长度尺度。这些相关性得到不同的动力学量$X_i(t)$，是从单粒子位移在一些观察时间$t$。特别感兴趣的是对$t$的依赖性。有趣的是，对于适当选择的$X_i(t)$，我们得到有限的合作在极限$t \to \infty$。
1999-12-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Arrest of flow and emergence of activated processes at the glass transition of a suspension of particles with hard sphere-like interactions
通过结合方面的相干和自我中间散射功能，测量的动态光散射悬浮硬球状颗粒，我们表明，逮捕的颗粒数密度波动蔓延的主要结构因子峰的位置。考虑到速度自关联函数，我们提出，作为密度波动被捕的系统的能力，以响应扩散动量流受损，因此，粘度增加。从相干中间散射函数的拉伸，我们读到未耗散的热能的定量表现，这些来源，遍历恢复，短路的急剧转变到一个完美的玻璃过程。
2008-12-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
De-coupling of Exchange and Persistence Times in Atomistic Models of Glass Formers
利用分子动力学模拟的经典粒子的流体混合物与成对添加剂Weeks-Chandler-Andersen势相互作用，我们考虑的时间序列的粒子位移，从而确定分布的本地持久时间和本地交换时间。玻璃动力学的这些基本特征的研究在一系列的过冷条件下，并示出有行为，最显着的解耦，类似于那些在动力学约束的晶格模型的结构玻璃。注意到了所涉问题。
2007-12-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mapping the glassy dynamics of soft spheres onto hard-sphere behavior
我们表明，纯排斥相互作用的软球系统的动力学可以通过引入一个有效的硬球直径使用安德森周钱德勒近似确定。我们发现，这种近似，已知的描述静态性质的液体，也给出了一个很好的描述的动态量，松弛时间，甚至在附近的玻璃化转变。
2011-07-13 cond-mat.soft
Dynamic properties of quasi-confined colloidal hard-sphere liquids near the glass transition
由于分层和局部填充之间的竞争而产生的受限流体的复杂行为可以通过考虑准受限液体来解开，其中沿限制方向的周期性边界条件恢复平移不变性。该系统提供了一种手段来调查的限制和当地秩序的相关长度尺度的相互作用。本文提出了准受限液体玻璃化转变的模式耦合理论，并详细阐述了数值实现的有效方法。在MCT的非遍历性参数进行比较，计算机模拟结果为硬球流体。我们评估的非平衡态图，并调查集体中间散射函数。对于这两种方法，非单调行为取决于限制长度观察。
2020-08-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Multiple Glasses in Asymmetric Binary Hard Spheres
多种不同的玻璃态发生在二元硬球混合物中，根据玻璃化转变的模式耦合理论（MCT），通过考虑小颗粒是否保持移动或不，以及小颗粒是否对扰动大颗粒结构有显著贡献来区分。在理想化的玻璃中，四种不同的玻璃被尖锐的转变分开，这引起涉及对数衰减定律的高阶转变现象，以及异常的幂律扩散。这种现象被认为是预期一般在玻璃形成的混合物。
2010-10-03 cond-mat.soft
Importance of many-body correlations in glass transition: an example from polydisperse hard spheres
大多数的液态理论，包括玻璃化转变理论，都是建立在两体密度关联的基础上。然而，我们最近表明，多体相关性，特别是键取向的相关性，在玻璃化转变和结晶转变中起着关键作用。在这里，我们表明，与过冷多分散硬球系统的数值模拟，与任何两点空间关联函数的长度尺度不增加对玻璃化转变。一个不断增长的长度尺度，而不是通过考虑多体关联函数，如取向顺序，它遵循的动态不均匀性的长度尺度的传播。尽管晶体状键取向顺序的增长，我们发现，对结晶的多分散性增加的稳定性是由于人口的二十面体排列的颗粒。我们的研究结果表明，对于这种类型的系统，多体相关性是玻璃化和结晶现象之间的联系的表现。系统是玻璃化还是结晶化可以通过对结晶的阻碍程度来控制，在这种情况下是多分散性。
2012-11-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Generalized mode-coupling theory of the glass transition. I. Numerical results for Percus-Yevick hard spheres
模式耦合理论（MCT）是为数不多的基于第一性原理的方法来描述玻璃化转变的物理学，但该理论的固有近似妥协其在活化玻璃态的准确性。在这里，我们表明，微观广义模式耦合理论（GMCT），最近提出的层次框架，以系统地改善标准MCT，提供了一个有前途的途径，更准确的第一性原理描述玻璃态动力学。我们提出了一个全面的数值分析，打击Yevick硬球进行明确的波数和时间相关的GMCT计算高达六阶。具体而言，我们计算的临界点的位置，相关的非遍历参数，在绝对和减少包装分数的密度衰减器的随时间变化的动态，我们测试几个通用的缩放关系在$α$和$β$ -松弛制度。据发现，高阶GMCT可以成功地补救一些标准MCT的病理，包括低估的临界玻璃化转变密度和高估的硬球脆性。此外，我们数值证明，著名的标度律的标准MCT保存在GMCT在所有的封闭水平，预测的临界指数明显改善，因为更多的水平被纳入GMCT层次结构。虽然形式上的GMCT方程应解决无限阶达到完全收敛，我们的有限阶GMCT计算明确揭示了一个统一的收敛模式的动力学。因此，我们认为，GMCT可以提供一个可行的和控制的手段，绕过MCT的主要不受控制的近似，提供了希望的玻璃化转变的定量第一性原理理论的未来发展。
2019-09-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Glass transition of hard spheres in high dimensions
在模式耦合理论的框架下，我们对尺寸为$d\to \infty $的硬球的液体玻璃化转变进行了解析和数值研究。临界集体和自非遍历参数$f_{c}(k;d) $和$f_{c}^{(s)}(k;d) $的数值结果显示出非高斯$k$依赖性，甚至高达$d=800$。对于$k\sim d^{1/2}$，$f_{c}^{(s)}(k;d) $和$f_{c}(k;d) $不同，但在$k\sim d$的标度上变得相同，这是通过分析证明的。临界堆积分数$ϕ_{c}(d) \sim d^{2}2^{-d}$高于由小笼展开法得出的相应Kauzmann堆积分数$ϕ_{K}(d)$。它的二次指前因子不同于以前发现的线性因子。指数参数的数值以及临界指数$a$和$b$取决于$d$，即使是$d$的最大值也是如此。
2010-03-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mechanical disorder of sticky-sphere glasses. I. Effect of attractive interactions
最近的文献表明，稠密液体颗粒之间的吸引力相互作用在确定其整体力学性能方面起次要作用。在这里，我们表明，在其明显的不重要性的致密液体的散装力学相比，吸引力的相互作用可以有重大影响的宏观和微观弹性性质的玻璃固体。我们研究了几个广泛适用的无量纲措施的稳定性和机械无序在简单的计算机眼镜，其中吸引力的相互作用的相对强度-被称为“玻璃粘性”-可以很容易地调整。我们发现，增加玻璃的粘性可以导致减少各种量化的机械无序，在宏观和微观尺度上，与一对有趣的例外，这条规则。有趣的是，在某些情况下，强大的吸引力可以导致软，准本地化模式的数量密度减少，由高达一个数量级，并大幅减少其核心的大小，类似于热退火对弹性的影响，在最近的作品中观察到。与规范玻璃模型的行为相反，我们提供了令人信服的证据表明，在我们的粘性球玻璃的稳定机制主要源于自组织消耗的相互作用具有大，\emph{negative}刚度。最后，我们建立了一个基本的联系宏观和微观量词的机械无序，我们通过尺度参数激励。最后讨论了今后的研究方向。
2021-02-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A parameterised equation of state, glass transition and jamming of the hard sphere system
Integrated High Performance Computing, Shared Services Canada（集成高性能计算，加拿大共享服务）
本文提出了一种基于Gamma分布的参数化方程状态理论，用于描述硬球系统中玻璃转变和阻塞现象，通过分析不同路径验证了理论的有效性。
2026-02-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Analysis of a growing dynamic length scale in a glass-forming binary hard-sphere mixture
我们研究了一个长度尺度，它表征了在玻璃形成二元硬球混合物的非均匀动力学的空间范围，直到模式耦合体积分数phi_c。首先，我们描述了系统的动态特性。然后，我们利用一种新的方法[物理学评论Lett。105，217801（2010）]，以提取和分析在β和α弛豫时间之间的时间范围内的系综独立动态磁化率chi_4（t）和动态相关长度xi（t）。我们发现，在这个时间范围内，动态关联长度遵循与体积分数无关的曲线xi（t）~ ln（t）。对于更长的时间，xi（t）偏离该曲线，并保持恒定，直到我们可以准确确定长度的最大时间。除了先前建立的α弛豫时间tau_alpha和此时的动态相关长度xi（tau_alpha）之间的相关性tau_alpha ~ exp[xi（tau_alpha）]之外，我们还发现了扩散系数D ~ exp[xi（tau_alpha）^theta]的类似相关性，其中theta约为0.6。我们讨论了这些发现的玻璃化转变的不同理论的相关性。
2011-01-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the rigidity of a hard sphere glass near random close packing
本文从理论和数值计算两方面研究了硬球玻璃在最大堆积附近力学稳定性的微观原因。我们表明，随着时间的推移粗粒化后，硬球相互作用可以用有效势来描述，该有效势在随机密堆积$ϕ_c$处恰好是对数的。这允许定义正常模式，并应用最近的结果有效的弹性网络：机械稳定性是一个非局部性质的包装几何形状，其特征在于一些长度尺度$l^*$在$ϕ_c$ [1，2]发散。我们计算缩放的体积和剪切模量附近的$ϕ_c$，并推测这些结果的玻璃化转变的可能影响。
2006-10-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The structural origin of the hard-sphere glass transition in granular packing
玻璃化转变伴随着结构弛豫时间的快速增长和伴随的构型熵的降低。目前还不清楚的过渡是否有热力学起源，以及是否动态逮捕是与一定的静态秩序的增长。使用颗粒填料作为模型硬球玻璃，我们显示的玻璃化转变作为一个热力学相变与“隐藏”的多面体秩序。这种多四面体有序在空间上与缓慢的动力学相关。它是几何挫折，并有一个特殊的分形维数。此外，随着填充分数的增加，它的增长遵循熵驱动的成核过程，类似于随机一级跃迁理论。我们的研究基本上确定了一个长期追求的结构玻璃秩序硬球玻璃。
2015-09-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Scaling of the glassy dynamics of soft repulsive particles: a mode-coupling approach
我们结合超网状链近似的液态理论和模式耦合理论的玻璃化转变，分析的结构和动力学的软球通过谐波排斥相互作用。我们确定的温度-体积分数相图中的流体玻璃动态转变的轨迹。零温度（硬球）玻璃化转变影响在其附近的有限温度下的动力学。这直接意味着一种形式的动态缩放的平均弛豫时间和量化动态异质性的动态可伸缩性。我们讨论了理论和现有的模拟平衡之间的几个定性的分歧。然而，我们的理论结果是，非常相似的数值计算结果的驱动非热动力学的排斥球，这表明“平均场”模式耦合的方法可能是很好的起点来描述这些非平衡动力学。
2009-12-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mean field stability map of hard-sphere glasses
非晶态固体对外加剪切变形的响应是一个重要的基础和应用研究课题。为了解决这个问题，我们专注于一个系统的硬球在无限维胶体系统和颗粒物质的可解模型。该系统是在动态玻璃化转变密度以上制备的，并且我们讨论了在压缩、减压和剪切应变下所得玻璃的相图，扩展了以前的结果[P.Urbani和F. Zamponi，Phys.Rev.Lett. 118，038001（2017）]。我们表明，固体区域的边界由一个“剪切堵塞”线，在该固体达到紧密堆积，和一个“剪切屈服”线，在该固体经历了一个调幅不稳定的液体，流动相。此外，我们表征这些线的演变后，不同的玻璃制备密度。本工作旨在通过对相图的系统探索，对硬球系统中的屈服和干扰现象提供一个总体概述。
2019-10-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Connecting Structural Relaxation with the Low Frequency Modes in a Hard-Sphere Colloidal Glass
用共聚焦显微镜研究了硬球胶体玻璃的结构弛豫。在长时间尺度上跟踪单个粒子的运动，以检测系统中的重排区域。我们已经用简正模分析来理解重排区域的起源。低频模式，在短时间尺度上获得的，显示出很强的空间相关性与重排发生在长时间尺度上。
2011-09-12 cond-mat.soft
Disordered Solids Without Well-Defined Transverse Phonons: The Nature of Hard Sphere Glasses
通过测量玻璃的动力学结构因子，探讨了零温干扰相变附近具有排斥作用的玻璃的Ioffe-Regel极限。在零温度下，横向Ioffe-Regel频率在干扰过渡处消失，但纵向频率没有消失，这排除了与纵向激励相关的发散长度的存在。在低温下，横向和纵向Ioffe-Regel频率分别在类干扰转变和玻璃化转变处接近于零。因此，玻璃化转变和类堵塞转变之间的玻璃（其在低温极限下是硬球玻璃）只能携带明确定义的纵向声子，并且具有与超过类堵塞转变的玻璃相反的剪切模量与体积模量之比的压力依赖性。
2014-09-28 cond-mat.soft
Comparison of Dynamical Heterogeneity in Hard-Sphere and Attractive Glass Formers
使用分子动力学模拟，我们已经确定，堵塞的液体中的动力学不均匀性的性质是非常敏感的短程吸引力。弱吸引系统与致密硬球和Lennard-Jones流体几乎没有什么不同：粒子运动是间断的，并且倾向于以大约单个粒子直径的步骤进行。这两个基本特征在明显的吸引力存在时都会发生变化。粒子的流动性和不流动性的瞬态期间不能辨别在中间的吸引力强度，结构松弛大大增强。强吸引力，众所周知，显着抑制放松，恢复双峰粒子运动。但在这种情况下，瞬时移动粒子的移动步骤比弱吸引力的情况明显更偏向大位移。动态异质性，这不能被传统的模式耦合理论捕获的修改后的功能，验证了最近的预测，从一个模型的空间相关的促进缺陷。
2005-01-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The nature of the glass and gel transitions in sticky spheres
玻璃和凝胶是物质的两种动态停滞的无序状态。尽管它们很重要，但它们的相似性和差异性仍然难以捉摸，特别是在高密度下。我们确定的动力学和结构的签名，区分凝胶和玻璃化转变的胶体模型系统的硬和“粘”球。通过越过气-液相分离线诱导GH 3，由此产生的富胶体相的快速致密化导致动力学和局部结构的急剧变化。因此，我们发现，凝胶化是一级的，可以发生在比以前认为的高得多的密度：远离低密度网络，凝胶有一个明确的“热力学”的定义，但导致一个非平衡态与快速淬火玻璃的独特的局部结构特征。相反，接近玻璃化转变时，动力学持续减慢，并伴随着局部五重对称结构的出现。我们的研究结果提供了一个一般的热力学，动力学和结构的基础上，以区分凝胶化玻璃化。
2014-09-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Equivalence of glass transition and colloidal glass transition in the hard-sphere limit
我们表明，几个模型玻璃形成液体的模拟中的动力学的放缓相当于硬球玻璃化转变在低压极限。在这个极限下，我们通过将研究的所有系统的分子动力学数据压缩到作为$T/p$（温度与压力之比）的函数的单一曲线上，找到了弛豫时间的普遍行为。在更高的压力下，有偏离这种普遍的行为，取决于粒子间的潜力，这意味着额外的物理过程必须进入玻璃形成的动力学。
2009-10-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Connecting short and long time dynamics in hard-sphere-like colloidal glasses
玻璃形成材料的特征在于在微观尺度上的间歇运动。粒子大部分时间都在它们的邻居形成的笼子里嘎嘎作响，很少跳到另一个笼子里。在分子玻璃形成器中，跳跃特征的温度依赖性，例如平均笼化时间和跳跃长度，表征弛豫过程，并允许对扩散率进行短时间预测。在这里，我们实验研究笼跳跃运动的二维硬球状胶体悬浮液，其中的体积分数是相关的参数控制的动力学减慢。我们表征的笼跳跃功能的体积分数依赖性，并表明，在分子系统中，它们允许一个短时间的扩散率预测。
2014-12-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Glasses in hard spheres with short-range attraction
我们报告了一个详细的实验研究的结构和动力学的玻璃态在硬球与短程吸引。该系统是一个悬浮液的近硬球胶体颗粒和非吸附性线性聚合物，诱导耗尽之间的吸引力的颗粒。结晶的观察揭示了一个重入的玻璃化转变。静态光散射表明，在增加吸引力的静态结构因子的连续变化。动态光散射的结果，其中包括11个数量级的时间，是一致的存在两种不同的玻璃，那些占主导地位的粒子间的排斥和笼，和那些占主导地位的吸引力。接近于模式耦合理论预测的这种系统的“A3点”的样品显示出非常慢的对数动力学。
2003-08-13 cond-mat.soft
Crystallizing hard-sphere glasses by doping with active particles
结晶和玻璃化是形成固体的两种不同途径。通常这两个过程相互抑制，玻璃化转变防止在高密度（或低温）下结晶。这甚至适用于胶体硬球系统，其通常用作具有潜在应用的新型功能材料（例如光子晶体）的构建块。通过进行布朗动力学模拟的玻璃系统组成的混合物的活性和被动的硬球，我们表明，这种硬球玻璃的结晶可以显着促进掺杂少量的活性粒子的系统。令人惊讶的是，即使是填充分数高达$ϕ= 0.635$的硬球玻璃也会结晶，其在$0.5\%$附近低于$ϕ\simeq 0.64$处的无规紧密填充。我们的研究结果提出了一种新的方法来制造晶体材料（胶体）玻璃。这对于容易在玻璃态中动力学捕获的材料特别重要，并且晶体成核几乎不发生。
2014-08-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear yielding and shear jamming of dense hard sphere glasses
我们调查的致密硬球玻璃的剪切应变的响应，在很宽的范围内的压力范围从玻璃化转变到无限压力堵塞点。在密度剪切应变平面的相图解析计算使用平均场无限维的解决方案。我们发现，就在上述的玻璃化转变，玻璃一般产量在有限的剪切应变。在平均场图中，屈服转变是存在无序时的旋节点。相反，在较高的密度，我们发现，玻璃一般堵塞在有限的剪切应变：堵塞过渡防止屈服。剪切屈服线和剪切堵塞线在临界点处汇合，在该临界点附近，系统在非常大的剪切应力下屈服。在这一点上，一个高度非平凡的屈服动力学的特点是系统跨越无序骨折的预期。
2017-01-30 cond-mat.soft
Model Energy Landscapes of Low-Temperature Fluids: Dipolar Hard Spheres
基于偶极硬球流体的热力学，建立了低温流体非高斯能量场的解析模型。通过蒙特卡罗模拟得到了从高温到理想玻璃化转变点的整个激发曲线。偶极硬球的流体在达到理想玻璃化转变点时失去稳定性，通过一级转变成局部以体心四元有序排列的偶极链的柱状液相。
2007-01-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Slip and flow of hard-sphere colloidal glasses
我们研究了流动的浓缩硬球胶体悬浮液沿光滑，不粘壁使用锥板流变仪和同步共聚焦显微镜。在玻璃制度，全球流动表现出从赫歇尔-Bulkley行为在大剪切速率的特性宾汉滑移响应在小速率，遍历胶体流体缺席的过渡。成像揭示了“固体”的微观结构在充分的滑移和“滑移剪切”过渡的局部性质。局部和全球流动的描述由一个唯象模型，和相关的宾汉滑移参数表现出特征标度的大小和浓度的硬球。
2008-11-13 cond-mat.soft
Multiple reentrant glass transitions in confined hard-sphere glasses
玻璃形成液体在限制时表现出丰富的现象学。这通常与壁面-流体相互作用引起的效应有关。在这里，我们专注于有趣的限制，其中的隔离墙成为几个粒子直径的顺序。对于一个适度的多分散，密集的硬球流体之间的两个光滑的硬壁，我们通过事件驱动的分子动力学模拟的出现后，一个多重入的玻璃化转变的情况下，壁分离的变化。使用热力学关系，这种重入现象被证明是持久不变的化学势下。这允许直接的实验研究，并开辟了在微米和纳米技术的各种应用的方式，其中通道尺寸是所包含的颗粒的大小相媲美。计算结果与结合密度泛函理论和模式耦合理论得到的玻璃化转变的理论预测一致。
2014-06-20 cond-mat.soft
Shear-induced anisotropic decay of correlations in hard-sphere colloidal glasses
通过对胶体玻璃在稳态剪切作用下微观涨落的实空间实验和计算机模拟，研究了微观涨落的空间相关性。它示出，而一个粒子的波动的分布总是各向同性的，无论剪切的相对重要性相比，热波动，它们的空间相关性表现出显着的敏感性剪切诱导和热激活松弛之间的竞争。相关性是各向同性的热为主的制度，但发展强烈的各向异性剪切占主导地位的微观波动的动力学。我们讨论的相关性，这一观察，以更好地了解剪切非晶态固体的流动不均匀性。
2012-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Density-Temperature-Softness Scaling of the Dynamics of Glass-forming Soft-sphere Liquids
软球和硬球流体之间的动态等效原理[Phys. Rev. \textbf{68}，011405（2003）]被用于描述改变密度n、温度T和柔软度（由柔软度参数ν^{-1}表征）对玻璃形成软球液体的动态的影响的相互作用。主要的预测是，这些系统的动力学参数，如α弛豫时间和长时间自扩散系数，仅通过约化密度n^ \ast \equiv nσ^{3}_{HS}（T，ν）依赖于n，T和ν，其中有效硬球直径σ_{HS}（T，ν）是确定的，例如，由Andersen-Weeks-Chandler条件得到的软球-硬球结构等价性。在最近的模拟中观察到的一些缩放特性，涉及玻璃形成流体与排斥短程相互作用被发现是这个一般的动态等效原理的直接表现。胶体动力学的自洽广义朗之万方程（SCGLE）理论被证明可以准确地捕捉这些标度规则
2011-07-11 cond-mat.soft
On polydispersity and the hard-sphere glass transition
我们模拟多分散硬球在高填充分数，$ϕ$，与实验现实的粒度分布（PSD）和其他常用的PSD，如高斯或礼帽的动力学。我们发现，动力学逮捕的模式取决于PSD的形状，而不仅仅是它的方差。对于实验现实的PSD，最大的颗粒在$ϕ\sim 0.588$经历理想的玻璃化转变，而最小的颗粒保持移动。这种物种特异性定位以前只观察到在不对称的二元混合物。我们的研究结果表明，最近观察到的遍历行为，直到$ϕ\sim 0.6$在硬球系统中的激活动力学的证据，但多分散性的影响。
2013-10-17 cond-mat.soft
Ergodicity breaking transition in a glassy soft sphere system at small but non-zero temperatures
虽然在非零温度下的玻璃化转变似乎很难获得实验，理论或模拟研究，但在零温度下的干扰已被详细探索。这是一个广泛讨论的问题，这种非热干扰转变是否与玻璃化转变。受能量景观探索的启发，已成功地用于描述非热干扰，我们介绍了一种新的方法来确定是否可以在合理的时间尺度内探索软球系统的位形空间，即，系统是遍历的还是有效的非遍历的。而在无热干扰的情况下，对于一个给定的随机开始配置，只有当地的能量最小值是确定的，我们允许热激发跨越能量障碍。有趣的是，我们观察到存在一个过渡，如果密度增加，系统变得有效的非遍历。在小的但非零的温度的限制下，遍历性破坏转变发生的密度接近一个值，该值与温度无关，并且低于无热干扰的转变密度。这证实了最近的计算机模拟研究，其中非热干扰发生在玻璃相深处。此外，用我们的方法确定了遍历性破缺跃迁的临界行为，并证明它属于定向渗流普适类。因此，我们的方法不仅使过渡从遍历到一个有效的非遍历系统容易访问，并有助于揭示其普适类，但也表明，它是从根本上不同于无热干扰。
2018-01-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Direct Measurement of the Free Energy of Aging Hard-Sphere Colloidal Glasses
玻璃化转变的性质是凝聚态物理中最重要的未解决的问题之一。玻璃和液体之间的差异被认为是由粒子重排的非常大的自由能势垒引起的;然而到目前为止，还不可能在实验上证实这一点。我们提供了第一个定量测定的自由能老化硬球胶体玻璃。自由能的测定允许在玻璃化转变中的一些新的见解，特别是在自由能中的强空间和时间异质性的量化。对自由能局部极小值的研究表明，所观察到的变化与粒子的重排直接相关。我们的主要发现是，粒子重排的概率显示出幂律依赖于与重排相关的自由能变化，类似于地震学中的古腾堡-里希特定律。
2013-03-17 cond-mat.soft
Probing the equilibrium dynamics of colloidal hard spheres above the mode-coupling glass transition
我们使用动态光散射和计算机模拟来研究胶体硬球浓悬浮液中的平衡动力学和动力学不均匀性。我们的研究涵盖了前所未有的密度范围，并跨越了七十年的结构弛豫时间，$\ta$，包括平衡以上$ϕ_{\rm c}$，玻璃化转变的位置推导出拟合我们的数据模式耦合理论。而不是下降的平衡，系统保持遍历以上$ϕ_{\rm c}$，并进入一个新的动力学制度，其中$\ta$增加的功能形式，这是没有预料到的先前的实验，而动态异质性的幅度增长速度比幂律与$\ta$，发现在分子玻璃形成接近玻璃化转变。
2009-04-03 cond-mat.soft
One-dimensional Kac model of dense amorphous hard spheres
我们介绍了一种新的模型，硬球约束下的玻璃和干扰转变的研究。该模型是一个一维链的$d$ -维盒，其中每个包含相同数量的硬球，和链的两端的盒子中的颗粒在其平衡位置淬火。我们专注于无限维极限（$d \to \infty$）的模型和分析计算的玻璃化转变密度使用复制液体理论。从链长依赖的过渡密度，我们提取的特征长度尺度在玻璃化转变。用动力学转变的$-1/4$和理想玻璃化转变的$-1$两个指数表征了长度的发散，这与$p$ -自旋平均场自旋玻璃模型的结果一致.我们还表明，该模型是有用的研究在干扰过渡的增长长度尺度。
2015-05-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Single particle fluctuations and directional correlations in driven hard sphere glasses
通过事件驱动的分子动力学模拟和实验，研究了剪切作用下硬球玻璃中单粒子涨落和动力学关联的填充率和剪切速率依赖性。在填充分数以上的玻璃化转变，相关性增加剪切速率降低：在单颗粒跳跃分布的指数尾加宽和动态四点相关性增加。然而，有趣的是，在减少的包装分数，扩大的指数尾部也被观察到，而动态异质性被证明是减少。这种行为的解释提出了在剪切和热波动之间的竞争。基于我们先前的研究[Chikkadi等人，Europhys. Lett.（2012）]，我们进一步解决动态相关性的各向异性问题。
2013-05-14 cond-mat.soft
Glassy dynamics in asymmetric binary mixtures of hard-spheres
二元硬球混合物是具有竞争时间和长度尺度的多体系统的最简单表示之一。该模型与从根本上理解材料的结构和动力学性质有关，例如金属熔体，胶体，聚合物和生物基复合材料。它还使我们能够研究不同的尺度如何影响多组分玻璃形成液体的物理行为;这个问题仍然有待统一的描述。在这方面的贡献，我们报告不同的动态逮捕过渡高度不对称的二元胶体混合物，即，一个单一的玻璃大颗粒，其中的小物种仍然遍历，和双玻璃同时逮捕两个组件。当混合物接近任何玻璃化转变时，两个物种的集体动力学的弛豫变得耦合。在单玻璃域中，由于大球体的结构而发生空间调制，这是在双玻璃域中未观察到的特征。相反，小颗粒和大颗粒的\emph{self}动力学的弛豫在两个转变的边界处变得解耦;大的物种总是显示动力学逮捕，而小的物种仅在双层玻璃中出现逮捕。因此，为了获得不同的玻璃态的全貌，需要考虑到这两个物种的动力学。
2018-07-25 cond-mat.soft
Glass Transition of Hard Sphere Systems: Molecular Dynamics and Density Functional Theory
在密度泛函理论的框架下研究了硬球体系的玻璃化转变。分子动力学（MD）模拟一方面研究系统的动力学行为，另一方面为密度泛函理论提供产生密度场的数据。基于密度泛函理论的能量景观分析表明，随着密度的增加，出现了一个亚稳态（局部）自由能最小值，代表非晶态。与均匀液体相比，在一定密度下，这种状态变得稳定，在MD模拟中，我们还观察到$alpha$弛豫的急剧减慢。
2003-04-12 cond-mat.soft
The dimensional evolution of structure and dynamics in hard sphere liquids
硬球玻璃平均场无限维解的提出是理论物理学的一个重要里程碑。然而，这种描述对于理解低维玻璃形成液体的相关性仍然不清楚。这些液体确实在结构和动力学之间表现出复杂的相互作用，并且这种相互作用的重要性可能只会随着尺寸$d$的增加而缓慢减弱。长期以来，由于$d$的计算成本呈指数级增长，对这一问题进行仔细的数值评估一直受到阻碍。通过重新访问一次常见的模拟技术，涉及使用周期性的边界条件建模$D_d$晶格，我们在这里部分回避这个困难，从而使硬球液体的研究高达$d=13$。Mangeat和Zamponi [Phys. Rev. E 93，012609（2016）]的平行努力通过利用标准液态理论将玻璃的平均场描述扩展到有限$d$，从而有助于从另一个方向弥合差距。在$d$间隙中，结构和动力学的相对平稳的演变使我们能够将这两种方法联系起来，并确定一些缺失的特征，这些特征是玻璃的有限$d$理论可能希望包括的，以实现接近定量的一致性。
2021-11-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A stability-reversibility map unifies elasticity, plasticity, yielding and jamming in hard sphere glasses
非晶态固体，例如玻璃，对变形具有复杂的响应，在材料设计和应用中具有显著的后果。在这方面，两个相互交织的方面很重要：稳定性和可逆性。一方面，理解玻璃如何由于剪切变形下的塑性增加而变得不稳定是至关重要的;另一方面，响应在多大程度上是可逆的，这意味着一旦扰动被释放，系统能够恢复原始配置的程度。在这里，我们专注于组装的硬球作为非晶态固体，如胶体玻璃和颗粒物质的最简单的模型。我们准备的玻璃态淬火从平衡过冷液体状态，这是通过使用交换蒙特卡罗算法得到的，并对应于一个广泛的结构弛豫时间尺度。我们详尽地映射出它们的稳定性和可逆性下的体积和剪切应变，使用广泛的数值模拟。在体积剪切应变相图上，原始玻璃状态保持固态的区域由剪切屈服线和剪切干扰线界定，剪切屈服线和剪切干扰线在屈服干扰交叉点相遇。该固相可以进一步分为两个亚相：稳定的玻璃相，其中系统完全弹性变形并且是完全可逆的，以及边缘玻璃相，其中它在介观尺度上经历随机塑性形变并且是部分不可逆的。稳定性-可逆性图的细节强烈地取决于玻璃退火的质量。这一研究为理解非晶态固体的弹性、塑性、屈服和堵塞提供了一个统一的框架。
2018-10-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Looking for a compact semi empirical equation of state for hard spheres: possibility of a glassy transition and random loose packing
高密度硬球流体的状态方程在无规密堆积极限下应呈现一个简单极点。在这里，我们表明，试图获得一个紧凑的半经验的状态方程，同时兼容的渐近行为，并与已知的维里系数提出了一个分析的困难，可以解决，如果发生在无序的亚稳相的密度介于凝固点和随机密堆积限制，数值接近的熔点之间的玻璃化转变。过渡点的估计值，这是确定与随机松散包装，是在较好的协议与早期的估计。
2019-08-13 cond-mat.soft
Complex oscillatory yielding of model hard sphere glasses
本文通过探讨不同振荡频率下布朗运动与剪切诱导扩散的相互作用，研究了硬球玻璃在大振幅振荡剪切下的屈服行为。应力、结构和动力学之后是实验流变学和布朗动力学模拟。布朗运动辅助笼逃逸占主导地位，在低频率，而逃逸通过剪切诱导碰撞在高的，都与\ $G^{\prime \prime}$的屈服峰。在中频一个新的，HS玻璃，在$G^{\prime \prime}$双峰揭示反映两种机制。在高频率和应变振幅下，持续的结构各向异性导致应变反转后循环内的应力下降，而较高的应力谐波在某些应变振幅下最小化，表明明显的谐波响应。
2013-02-06 cond-mat.soft
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
Echoes of the glass transition in athermal soft spheres
最近的理论进展导致了热玻璃和非热干扰转变的统一相图的建立。这张图清楚地表明，虽然相关，模式耦合-或动态-玻璃化转变是不同于干扰过渡，发生在有限的温度和显着低于干扰过渡的密度。尽管如此，我们证明了在无热摩擦球发生在相同的密度的模式耦合过渡，并标记为局部刚性粒子的集群的预干扰过渡。在这个密度下，无论是热系统还是非热系统，大量粒子的个体运动都受到限制，因此只有集体运动才是可能的。这种转变，这是远远低于干扰，完全符合集体行为的定义，在动态过渡的玻璃。因此，我们揭示了热和非热系统中的刚性的成因是由相同的底层拓扑转变在其共享的配置空间。
2017-07-26 cond-mat.soft
Cage properties and its implication to the existence of glass transition in hard sphere systems
在深度过冷液体中，粒子被困在由相邻粒子组成的瞬态笼中。在这里，我们从几何量自由体积定义笼，使得颗粒的自由体积是笼体积。首先，我们表明，平均笼体积和结构弛豫时间之间的关系的问题，在硬球系统的玻璃化转变的存在。我们的观察表明，笼体积为零的过渡。此外，我们表明，笼重排强烈耦合到单个粒子的平方位移。此外，笼子可以通过失去其邻居而重新排列，而粒子位移几乎没有变化。这里提出的图片也支持松弛，动态异质性和合作重排的复杂场景。
2017-01-24 cond-mat.soft
The ideal glass transition of Hard Spheres
本文用复型法研究了具有相同硬球的液体的理想玻璃化转变。我们得到了液相中的构型熵的估计，Kauzmann堆积分数在0.58- 0.62范围内，无规密堆积密度在0.64- 0.67范围内，这取决于我们对液体状态方程所用的近似。我们还计算了玻璃态下的对关联函数（即，致密的无定形堆积），我们发现，在随机紧密堆积的平均配位数等于6。所有这些结果与数值模拟和其他现有的理论进行了比较。
2005-06-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Phase diagram of a polydisperse soft-spheres model for liquids and colloids
通过优化的Monte Carlo算法研究了具有尺寸分散的软球的相图，该算法允许平衡低于所有尺寸分布的动力学玻璃化转变。该系统普遍经历一级冻结转变。而对于小尺寸分散体的冻结相具有晶体结构，大的密度不均匀性出现在高度分散的系统。研究平衡相图和动力学玻璃化转变之间的相互作用，我们认为，实验发现的终端多分散性的胶体是一个纯粹的动力学现象。
2007-01-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Population Annealing Simulations of a Binary Hard Sphere Mixture
布居退火是一种序贯蒙特卡罗方法，非常适合于模拟具有粗糙自由能景观的系统的平衡态。在这里，我们使用人口退火研究硬球的二元混合物。群体退火是模拟退火的并行版本，具有额外的恢复步骤，其确保系统的副本群体表示退火时间表中每个填充分数处的平衡系综。该算法及其平衡性能的描述和结果，提出了一个玻璃形成流体组成的硬球的直径比为1.4：1的50/50的混合物。对于这个系统，我们得到精确的结果，在玻璃态下的状态方程的包装分数$φ\approx 0.60$和研究偏差从BMCSL状态方程。对于更高的填充分数，该算法失去平衡，并且自由体积拟合预测填充分数$φ\approx 0.667$处的堵塞。我们的结论是，布居退火是一个有效的工具，研究平衡玻璃态流体和堵塞过渡。
2017-07-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Can the packing efficiency of binary hard spheres explain the glass-forming ability of bulk metallic glasses?
我们进行分子动力学模拟压缩二元硬球堵塞包装作为压缩率$R$，尺寸比$α$，和小颗粒的数量分数$x_S$的函数，以确定之间的连接的玻璃形成能力（GFA）和包装效率在大块金属玻璃（BMG）。我们通过测量临界压缩率$R_c$来定义GFA，低于该压缩率，堵塞的硬球填充开始形成具有缺陷的“随机晶体”结构。我们发现，与$α\gtrsim 0.8$的系统不去混合，$R_c$强烈减少与$Δϕ_J$，作为$R_c \sim \exp(-1/Δϕ_J^2)$，其中$Δϕ_J$是在$R_c$的无定形包装和随机晶体结构的平均包装分数之间的差异。含有$α\lesssim 0.8$的体系部分解混，这促进了结晶，但我们仍然发现$R_c$和$Δϕ_J$之间有很强的相关性。我们发现，已知的金属-金属BMG发生在该地区的$α$和$x_S$参数空间的最低值的$R_c$二元硬球。我们的研究结果强调，最大限度地提高GFA在二元系统中涉及两个竞争的影响：最小化$α$，以提高包装效率，而最大化$α$，以防止分层。
2014-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Pushing the glass transition towards random close packing using self-propelled hard spheres
尽管半个多世纪前就提出了硬球的随机紧密堆积的概念，几乎普遍的堆积分数为~ 0.64，但仍然存在持续的争论。寻找密堆积的主要困难在于，在~ 0.58处具有超过玻璃化转变的堆积分数的状态本质上是非平衡系统，其中动力学随着结构弛豫时间随密度而发散而减慢;因此，无规密堆积是不可接近的。在这里，我们进行模拟的自我推进的硬球，我们发现，随着活动的增加，松弛动力学可以加快数量级。玻璃化转变转移到更高的包装分数后，增加的活动，使研究的球形包装与流体样的动力学在包装分数接近随机紧密包装。我们的研究开辟了新的可能性，调查致密包装和硬颗粒系统中的玻璃化转变。
2013-10-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Effects of Shear-Induced Crystallization on the Rheology and Ageing of Hard Sphere Glasses
研究了高浓度硬球颗粒悬浮液的流变特性，特别是剪切诱导晶体的流变响应。使用几乎单分散的硬球，我们准备剪切诱导晶体振荡剪切下，并检查其线性和非线性的机械响应相比，在相同的体积分数与他们的玻璃同行。很明显，剪切诱导结晶导致弹性模量和粘性模量的显著下降，这是由于结构重排使流动变得容易。出于相同的原因，在相同的体积分数下，晶体中的临界（G“的峰值）和交叉（G”和G“的重叠）应变比玻璃小。然而，当考虑到在每个状态下的最大堆积的距离时，发现晶体的弹性模量大于在相同自由体积下的玻璃，这表明由于长程序而增强的材料。最后，剪切诱导的晶体反直觉地表现出与玻璃类似的流变老化（具有G '的对数增加），表明剪切诱导的结构不处于热力学平衡。
2008-04-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
