Collective dynamics of dipolar and multipolar colloids: from passive to active systems
本文综述了近年来胶体在偶极或多极相互作用下的集体动力学行为。事实上，虽然平衡结构和静态的自组装这样的系统，现在相当好地理解，在过去的几年里已经看到了爆炸的兴趣，在理解动力学方面，从强相关的偶极网络的弛豫动力学系统驱动的时间依赖性，电场或磁场，斑图形成和动态控制的主动，自推进系统。解开潜在的机制对于更深入地理解平衡状态下和平衡状态下的自组装以及将这些粒子用作功能器件至关重要。与此同时，偶极胶体的复杂动力学提出了具有挑战性的物理问题，并提出了它们作为凝聚态物理中非线性行为的模型系统的作用。在这里，我们试图给这些发展的概述，强调理论和模拟研究。
2016-01-30 cond-mat.soft
Dipolar Capillary Interactions between Tilted Ellipsoidal Particles Adsorbed at Fluid-Fluid Interfaces
毛细管相互作用已经成为一种工具，用于定向组装吸附在流体-流体界面的颗粒，并在控制乳液和泡沫的机械性能中发挥作用。在本文中，继Davies等人[Advanced Materials，26，6715（2014）]对通过偶极毛细管相互作用相互作用的界面处的椭圆形颗粒的组装的研究之后，我们数值地研究了当它们的纵横比、倾斜角、键角和分离变化时吸附在流体-流体界面处的倾斜椭圆形颗粒之间的相互作用。高分辨率的表面进化模拟的椭球体粒子对接触揭示了一个亚稳态尖端尖端配置和一个稳定的侧边配置之间的能量障碍。侧-侧构型是我们研究的所有参数的全局能量最小值。晶格玻尔兹曼模拟集群的12个椭球粒子显示新颖的高度对称的花状和环状的安排。
2015-07-22 cond-mat.soft
Cooperation, competition and multi-scale reorganisation: reconfigurable assembly of spherical colloids under combined electric and magnetic fields
Birla Institute of Technology and Science K.K. Birla Goa Campus（比尔拉科学与技术学院K.K.比尔拉果阿校区）；Max-Planck-Institut for Polymer research Mainz（马克斯·普朗克聚合物研究所）
研究复合电场和磁场下球形胶体的可重构组装，通过成像和傅里叶分析揭示结构形成规律，展示多种重组模式及可逆切换，证明二元粒子系统能产生意外结构，实现自下而上制造自适应、功能性微系统。
2026-07-20 cond-mat.soft
Phase Behavior of Block Copolymer Nanocomposite Systems
由嵌段共聚物和纳米颗粒制成的纳米复合材料显示出与纯聚合物基体不同的性质。所得材料是嵌段共聚物的原始性质和组装的纳米颗粒的存在的交叉。我们提出了一个介观的研究，通过细胞动力学模拟定量断言这种混合材料的性能。最相关的参数被确定为在系统中的纳米粒子的分数和它的化学亲和力，而相对于嵌段共聚物的长度尺度的纳米粒子的尺寸在组装中发挥作用。对于对称的A-B二嵌段共聚物，构建了具有从A相容到B相容的化学亲和性的纳米颗粒的嵌段共聚物的形态相图。嵌段相容的纳米粒子被发现诱导一个相变，由于在托管相的有效浓度的变化，而界面相容的粒子诱导两个新的相的出现，由于饱和的二嵌段共聚物界面。
2019-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Assembly of nanocube super-structures directed by surface and magnetic interactions
我们模拟了具有长程磁偶极和短程表面相互作用的立方体颗粒的团簇和晶格的稳定性。两个现实的系统被认为是：一个磁化取向的[001]晶体学方向，和其他磁化沿[111]方向。我们首先在$T=0$ ~K的极限下研究了磁性纳米立方体团簇，试图阐明低能构型的结构起源，然后在模拟中分析了相同系统的有限温度行为。我们的研究结果表明，偶极耦合可以稳定纳米粒子组装与立方，平面和线性排列之前在实验中看到的。虽然有吸引力的表面能支持超立方体的形成，但排斥力导致杆和链形式的细长结构。我们观察到稳定的铁磁平面安排的立方体站在他们的角落和接触的边缘。我们说明，最小的能量结构只取决于组装的大小和平衡的表面排斥和磁偶极耦合。所呈现的结果可扩展到不同的颗粒尺寸和材料参数。
2020-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Characterization of Morphology Evolution in a Polymer-Clay Nanocomposite using Multiscale Simulations
本研究开发了与MARTINI力场兼容的有机改性蒙脱石粗粒化模型，用于模拟聚合物-粘土纳米复合材料的形态演化，发现纳米填料的主要影响源于粘土片层对聚合物链的限域和空间位阻效应。
2025-06-26 cond-mat.soft
Suspensions of supracolloidal magnetic polymers: self-assembly properties from computer simulations
我们研究了由交联的磁性颗粒制成的类超胶体聚合物结构在悬浮液中的自组装。受偶极硬球自组装模式的启发，我们重点研究了四种不同拓扑结构的聚合物类结构：线性链，环，Y形和X形聚合物。我们展示了交联剂的存在下，在聚合物中的珠粒的数量和磁性粒子间的相互作用如何影响悬浮液的结构。事实证明，对于同一组参数，环在组装较大结构时最不活跃，而Y-特别是X-类磁性聚合物系统倾向于形成非常大的松散聚集体。
2018-09-21 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
A platform for nanomagnetism - assembled ferromagnetic and antiferromagnetic dipolar tubes
我们报告一个有趣的情况下，磁现象可以超越介观尺度。我们的系统由偶极球组装而成的管组成。圆柱形的拓扑结构导致在平面正方形和三角形填充中观察到的简并性的破裂。就基态而言，随着管长的增加，管从圆形磁化转变为轴向磁化。在磁性纳米管中发现的所有静磁性质，其中偶极相互作用是可比的或占主导地位的交换相互作用，再现的偶极管，包括一个中间螺旋磁化状态。此外，我们还讨论了偶极球正方形排列所产生的反铁磁相和一个有趣的中间涡旋态。
2018-10-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Symmetry-Breaking and Self-Sorting in Block Copolymer-based Multicomponent Nanocomposites
无机纳米粒子（NPs）和纳米结构的聚合物基体的共组装代表了一个复杂的相互作用的引力或熵力。纳米复合材料的相行为受粒径的影响很大。理论研究表明，当颗粒变得与软基质的尺寸相当时，会出现新的形态，但这很少得到实验支持。通过设计一个多组分共混物组成的纳米粒子，嵌段共聚物为基础的超分子，和小分子，一个3-D有序晶格超出了本地BCP的形态，最近报道的颗粒大于微域的BCP。共混物可适应各种配方变量。在本文中，当颗粒尺寸等于微区尺寸时，在很窄的颗粒尺寸和组成范围内出现了一种破碎相，我们称之为“训练轨道”结构。在这个阶段，纳米颗粒排列成一个3-D的六边形晶格，并沿着c轴不对称地包装，使ac和bc平面的投影类似于训练轨道。计算结果表明，对称性破缺减少了高分子链的变形，稳定了亚稳态的六角穿孔片层形貌。考虑到多组分共混物的流动性，该系统显示出自分选行为：基于仅几纳米NP尺寸差异，分离成具有不同纳米结构的两个宏观相。较小的纳米粒子形成“训练轨道”形态，而较大的纳米粒子形成“简单六边形”结构，其中纳米粒子采取对称的六边形排列。详细的结构演化和模拟研究证实了不同组分之间的系统范围内的协同性，表明多组分系统具有很强的自我调节能力。
2022-04-21 cond-mat.soft physics.chem-ph
Active string fluids and gels formed by dipolar active Brownian particles in 3D
通过3D布朗动力学模拟，研究了自驱动与偶极相互作用对动态自组装的影响，发现活性力调控下系统可形成活性链流体或凝胶，并伴随扩散增强与拓扑结构转变。
2024-04-26 cond-mat.soft
The structure of clusters formed by Stockmayer supracolloidal magnetic polymers
不像Stockmayer流体，证明经历冷却的气-液转变，没有任何额外的中心吸引力的偶极硬或软球系统到目前为止还没有被证明有一个临界点。相反，在后者中，人们观察到不同的自组装场景。将偶极软球交联成类超胶体磁性聚合物结构（SMP）改变了自组装行为。此外，聚集在系统的SMP强烈地依赖于组成拓扑结构。对于Y形和X形SMP，在偶极硬球形成链的相同条件下，观察到形成非常大的松散凝胶状簇[Journal of Molecular Liquids，271，631（2018）]。在这项工作中，使用分子动力学模拟，我们研究了自组装在悬浮液中的四个拓扑结构不同的SMP-链，环，X和Y -单体通过Stockmayer势相互作用。正如预期的那样，在所有情况下，如果引入中心各向同性吸引力，则由SMPs形成紧凑的水滴状团簇，然而，它们的形状和内部结构取决于SMPs拓扑结构。
2019-12-03 cond-mat.mes-hall 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
New Field Model of Polymer/Nanoparticle Mixture-Realizing Discreteness in the Continuous Description
场论方法是预测聚合物体系组装结构的有效方法。然而，对于聚合物/纳米颗粒混合物，连续密度描述不适合于捕获颗粒的真实组装，特别是当颗粒的尺寸远大于聚合物链段时。在这里，我们开发了一个基于场的模型，其中粒子最终是离散的，因此它可以克服传统场描述的缺点，例如，对聚合物-颗粒界面和排除体积相互作用的不充分和粗糙的处理。我们应用该模型来研究最简单的系统的纳米粒子浸没在稠密的均聚物溶液。我们的模型可以更精细地处理耗尽效应和界面相互作用。洞察到的结构变化，由于耗尽和界面之间的相互作用的竞争的crackpic和/或熵的起源。在界面引力强、耗尽长度大的情况下，观察到耗尽增强的桥联聚集等新现象。这种方法很容易扩展到研究更复杂的聚合物基纳米复合材料或生物相关的系统，如树枝状聚合物/药物封装和膜/颗粒组装。
2015-08-25 cond-mat.soft
Tunable Dipolar Capillary Deformations for Magnetic Janus Particles at Fluid-Fluid Interfaces
近年来，Janus粒子作为复杂材料的构建块引起了人们的极大兴趣。此外，毛细管相互作用已被确定为用于在流体-流体界面处定向自组装颗粒的有前途的工具。在本文中，我们开发的理论模型描述的行为的磁性Janus粒子吸附在流体-流体界面与外部磁场相互作用。使用数值模拟，我们测试模型的预测，并表明，磁性Janus粒子变形的偶极方式的接口。我们建议如何利用所产生的偶极毛细管相互作用，以组装粒子在流体-流体界面，并进一步证明，这些相互作用的强度可以通过改变外部场强进行调整，开辟了创造新的，可重构材料的可能性。
2015-03-12 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Surfing, sweeping, and assembly of particles by a moving liquid crystal phase boundary
本文提出耦合液晶物理与福克-普朗克方程的新模型，揭示液晶-纳米复合系统中颗粒冲浪、扫掠及团聚形成周期性结构的机制，并与实验观测对比。
2023-04-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-spherical nanoparticles in block copolymer composites: nanosquares, nanorods and diamonds
提出了一种混合嵌段共聚物（BCP）纳米复合材料的计算模型，用于研究包括正方形、长方形和菱形在内的各种形状的纳米颗粒（NPs）。模拟被用来研究各向异性的作用，在组装的胶体内BCP，从NP是兼容的一个阶段，中性NP。研究了在少数嵌段共聚物结构域内将正方形纳米颗粒有序排列成网格结构，以及纳米棒在层状嵌段共聚物中的排列，并将模拟结果与纳米片和PS- \textit{b} -PMMA嵌段共聚物的混合物的实验进行了比较。矩形纳米颗粒在结构域之间的界面处的组装导致沿着界面的对齐。长径比对胶体在界面的聚集起着关键作用，这导致了低长径比和高长径比纳米粒子的不同的共组装行为。
2019-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Self-assembly and dynamics of magnetic holes
磁化铁磁流体中的非磁性颗粒被称为磁孔，在许多方面是测试各种形式的颗粒自组装和动力学的理想模型系统。这里要回顾的一些案例研究包括：磁孔的链、辫子理论和Zipf关系用于磁性微粒动力学磁流体层中磁孔的相互作用这些工作的目的是找到具有偶极相互作用的粒子的复杂行为的简单表征。
2006-11-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.chem-ph
Optoelectronically Directed Self-Assembly of Active and Passive Particles into Programmable and Reconfigurable Colloidal Structures
Tel-Aviv University（特拉维夫大学）；University of the West of England（西英格兰大学）；Raman Research Institute（拉曼研究所）
通过光电子调控实现主动-被动胶体粒子可控自组装，揭示频率依赖性相互作用与结构多形性在可重构微尺度机器设计中的作用。
2025-12-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shape and Interaction Decoupling for Colloidal Pre-Assembly
创建具有在一系列尺度上独立可控的结构的材料需要打破自然发生的层次结构。打破这些层次结构可以通过在组装期间将构建块属性与结构解耦来实现。在这里，我们展示了几何和相互作用去耦在预组装的胶体结构的立方体状颗粒与圆形的边缘。通过计算机模拟和实验，我们表明，在球形限制中压缩少量这样的立方体会导致具有高度可重复结构的簇，这些结构可以用作中尺度构建块，以形成下一级的结构层次。这些集群表明颗粒形状和集群结构之间的几何解耦;即，对于多达9个颗粒的集群，胶体超级球包始终像球体，尽管存在形状各向异性和小平面的类球形颗粒。我们证实，集群结构也是解耦的粒子间的相互作用，显示出相同的结构产生的非磁性和磁性胶体立方体与强偶极相互作用的球形限制。为了突出这些超级球簇的分层组装的潜力，我们证明，使用计算机模拟，六到九个粒子的簇可以自组装成高阶结构，不同于那些没有预组装的类似形状的粒子。这些结果证明了各向异性构建块的解耦，可以进一步用于分层材料开发。
2021-08-13 cond-mat.soft physics.app-ph
Growth mechanism of nanostructured superparamagnetic rods obtained by electrostatic co-assembly
我们报告的纳米结构棒的生长制造的静电共组装氧化铁纳米粒子和聚合物之间。γ-Fe_2O_3和磁赤铁矿的粒径分别为6.7 nm和8.3 nm，多分散性较窄。共组装由i）聚合物和颗粒之间的静电相互作用和ii）外部施加的磁场的存在驱动。棒的特征在于大的各向异性因子，直径为200 nm，长度为1 - 100 μ m。在目前的工作中，我们提供了第一次作为离子强度和浓度的函数的棒的形态图。我们表明存在一个临界纳米粒子浓度和一个临界离子强度超过该杆不形成。在中间制度，只有曲折和分支的聚集体被检测到。在较高的浓度和较低的离子强度下，产生具有超顺磁性的线性和刚性棒。根据这些数据，提出了一种杆形成的机制。该机制分为两个步骤：球形颗粒团簇的形成和生长，以及由磁偶极相互作用引起的团簇的排列。就这些过程的动力学而言，团簇的生长和它们的排列伴随发生，导致颗粒或小团簇的连续增长，以及棒状结构的焊接。
2010-10-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A Facile Approach to Prepare Self-Assembled, Nacre-Inspired Clay/Polymer Nano-Composites
自然界为人工复合材料的设计和制造提供了许多范例。受天然珍珠层中有序结构和生物聚合物之间关系的启发，我们提出了一种简单的策略，通过水蒸发自组装过程构建具有分级结构的大规模有机/无机珍珠层模拟物。通过氢键，我们使用天然丰富的纤维素将Laponite纳米粘土片晶彼此连接，从而形成具有当地砖和砂浆结构的薄而灵活的薄膜。虽然水溶液显示液晶纹理，干燥的膜显示出显着的杨氏模量（9.09 GPa），最大强度为298.02 MPa和韧性为16.63 MJm-3。在功能方面，我们报告了出色的玻璃般的透明度以及特殊的形状持久的火焰屏蔽。我们还表明，通过金属离子配位，我们可以进一步加强聚合物和纳米粘土之间的相互作用。这些离子处理的杂化膜表现出进一步增强的机械和热性能以及在水性环境中对溶胀和溶解的抗性。我们相信，我们简单的途径来制造这种多功能的聚合物/粘土纳米复合材料可以开辟途径，为廉价生产的环境友好，仿生材料在航空航天，可穿戴电气设备，人造肌肉和食品包装行业。
2018-08-12 cond-mat.soft
Elastic interactions between colloidal microspheres and elongated convex and concave nanoprisms in nematic liquid crystals
我们研究了不同形状和尺寸的胶体颗粒分散在一种非线性流体中时的相互排列和相互作用。凸五边形和凹星形纳米棱柱和微球诱导偶极或四极指向矢结构。随之而来的弹性对之间的相互作用的微球和纳米棱镜是高度依赖于纳米粒子的形状是全方位的吸引力的凸棱镜，但强烈的各向异性的凹棱镜。由于球形颗粒引起的弹性形变导致复杂形状的纳米颗粒在远大于微球尺寸的距离处的明确的排列。我们的特征的弹性对相互作用力，扭矩和结合能的距离和角度的依赖性。所研究的弹性介导的自组装金属和介电纳米粒子具有不同的形状和大小开辟了新的可能性，自组装为基础的制造结构介观复合材料与预先设计的性能。
2016-12-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elastic colloidal monopoles and reconfigurable self-assembly in liquid crystals
类似单极的静电相互作用在生物学和凝聚态物质中普遍存在，但它们经常被反离子屏蔽，不能从吸引力转换为排斥力。在胶体科学中，主要目标是开发模仿和超越原子和分子组装的多样性和长度尺度的胶体粒子，带静电的粒子不能改变其表面电荷的符号或从单极子转变为高阶多极子。在液晶胶体中，粒子之间的弹性相互作用产生，以最小化与粒子周围的棒状分子的长程排列中的弹性变形相关的自由能。在偶极、四极和十六极双极性胶体中，这种弹性扭曲的对称性模拟了静电多极和原子最外层的电子层。电和磁开关，自发转换和光学控制的弹性多极，以及它们与拓扑缺陷和表面边界条件的相互作用，已被证明在这样的胶体。然而，人们早就知道，弹性单极子应该放松到均匀或高阶多极状态，因为它们诱导的弹性扭矩。在这里，我们开发了具有强弹性力矩和由环境光施加的光学力矩平衡的弹性力矩的弹性胶体。我们证明了这些胶体粒子的非结构化光，这类似于驱动原子之间的基态和各种激发态的单极四极重构。我们表明，弹性单极子的符号可以切换，并且带相同电荷的单极子吸引，而带相反电荷的排斥，不像在静电。我们还展示了这些胶体颗粒的平衡动态组装。
2020-01-03 cond-mat.mes-hall 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
Self-assembly of repulsive interfacial particles via collective sinking
众所周知，被困在空气-水界面的带电胶体颗粒形成有序的晶体，通过长距离排斥而稳定，这种排斥的细节仍然是一个谜，但迄今为止进行的所有实验都证实了偶极排斥，至少在稀浓度下。更复杂的安排经常被观察到，特别是在较高的浓度，这些似乎是不兼容的一个纯粹的排斥潜力。除了静电排斥之外，界面颗粒还可以通过表面的变形相互作用：所谓的毛细管效应。成对毛细管相互作用是很好理解的，并且已知太小（对于这些胶体颗粒）而不能克服热效应。在这里，我们表明，集体效应可能会显着修改简单的成对相互作用，并成为重要的在更高的密度，虽然我们仍然远远低于紧密包装。特别是，我们表明，许多界面粒子的相互作用可以导致更大的界面变形比孤立的粒子，并表明，由于这种“集体下沉”的相互作用的能量，每个粒子的增长作为相互作用的粒子的数量的增长。虽然在我们的简单模型中的一些参数是未知的，缩放行为是完全符合实验数据，强烈表明，估计相互作用能的基础上单独对潜在的表面粒子层可能过于简单化。
2016-06-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Advanced Modelling Methodologies for Anisotropic Magnetic Colloids
University of Latvia（拉脱维亚大学）
本文探讨了各向异性磁性胶体的建模方法，分析了不同描述层次对物理机制的影响，强调了磁极-粒子偏移作为控制参数的重要性，并介绍了机器学习在构建有效相互作用势能中的应用。
2026-04-04 cond-mat.soft physics.comp-ph
Orientational dynamics of colloidal ribbons self-assembled from microscopic magnetic ellipsoids
我们结合实验和理论来研究偶极椭球体的取向动力学，偶极椭球体自组装成细长的带状结构，由于在每个粒子中存在垂直于长轴的永久磁矩。采用溶胶-凝胶法合成了单分散的赤铁矿椭球体，并在静态或动态磁场作用下排列成带状。我们发现，在一个振荡的字段下，带重新定向垂直于场的方向，在静态场下观察到的行为相反。这一观察结果在理论上解释作为一个单一的粒子与取向和退磁场能量的相互作用的椭球链。该模型允许描述链的取向行为，并捕捉到它的动态在不同强度的致力场。理解各向异性磁性胶体的复杂动力学和组装是控制结构形成的必要步骤，其在不同的基于流体的微尺度技术中具有直接应用。
2016-07-01 cond-mat.soft
Omnidirectional transport and navigation of Janus particles through a nematic liquid crystal film
我们创造了可控的活性粒子的金属介电Janus胶体的形式，获得运动性，通过一个垂直的AC电场的能量转换施加在液晶薄膜。我们通过改变场的振幅和频率，在粒子和粒子的轴所跨越的平面上随意引导胶体，实现了对轨迹的完全控制。潜在的机制利用电渗流的敏感性的颗粒表面和液晶缺陷结构的不对称性。我们提出了一个计算的偶极力密度的相互作用所产生的电场与导演锚定和对比的静电边界条件的两个半球上，该帐户的介电向前（金属向前）运动的胶体由于诱导拉力（推）力偶极子。这些发现为胶体和液晶在受控运输、组装和集体动力学中的应用开辟了未探索的方向。
2020-07-01 cond-mat.soft
Emergent Hydrodynamic Bound States Between Magnetically Powered Micropropellers
流体动力学相互作用（Hydrodynamic Interactions，HI），即溶剂介导的分散颗粒之间的长程相互作用，在许多主动系统的组装和动力学中起着至关重要的作用，从游动的细菌到推进的微型机器人群。在这里，我们实验证明了在低雷诺数下模型微游泳者之间的长寿命流体动力学束缚态的出现。旋转的磁场迫使胶体赤铁矿微粒以恒定且频率可调的速度在粘性流体中接近边界平面平移。在高驱动频率下，HI在磁偶极上占主导地位，并且通过调整它们的平移速度将近距离推进粒子耦合到束缚态，以优化对的输运。物理系统的描述，考虑到HI与边界表面和重力的影响，提供了一个很好的协议与实验数据的所有范围内的参数探索。此外，我们表明，在稠密的悬浮液中，这些束缚态可以扩展到一维阵列的粒子组装的唯一的HI。我们的研究结果表明，边界面的相互作用和动力学的限制推进微型游泳的重要性。
2017-09-13 cond-mat.soft
Elasticity-mediated Morphogenesis in Interfacial Colloidal Assemblies
Raman Research Institute（拉曼研究所）
研究揭示了颗粒弹性在界面胶体非平衡结构组织中的关键作用，通过自组装过程展示弹性介导的形态发生机制。
2026-03-07 cond-mat.soft physics.app-ph
Fission and fusion scenarios for magnetic microswimmer clusters
粒子团簇的裂变和聚变过程发生在物理和化学的许多领域，从亚核到天文尺度。在这里，我们研究裂变和融合的磁性microswimmer集群所管辖的流体动力学和偶极相互作用。丰富的场景被发现，这在很大程度上取决于游泳者是推还是拉。特别是，随着自推进速度的增加，牵引器的线性磁链是稳定的，而推动器链则表现出一连串的裂变（或分解）过程。从理论上讲，任何类型的游泳者的磁环簇都显示出裂变。此外，我们发现了过多的可能的融合（或组装）的情况下，如果一个单一的游泳者碰撞环状集群和两个环自发碰撞。我们的预测是通过计算机模拟得到的，并在活性胶体Janus粒子和趋磁细菌的实验中得到验证。
2016-11-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Softening the "crystal-scaffold" for life's emergence
Del Giudice的小组研究水如何在亲水表面上组织起来，形成相干域（从量子真空中借贷能量），加上准自由电子，其激发产生冷涡旋，与环境场对齐。它们的电和磁偶极模式可以耦合到振荡（电-有机-偶极）和/或旋转（磁-矿物-偶极），除了响应磁势。因此，催化胶体的印迹电磁图案- c.f.凯恩斯-史密斯的“晶体支架”-在他们的结构化水的合作伙伴可以配备后者与选择的基础上'选择'他们的上下文为基础的“软物质”（德Gennes）的替代品。我们考虑了在冥古宙热液环境中形成磁性胶体的外部控制的可能性（罗素和同事）-通过磁岩石场-概念上实现自组装，诱导不对称性，对接近平衡动力学的响应效应，关联网络，除了提供稳定关联破缺量子的相干环境外，以及它们与连贯的水域的反馈相互作用，以解决新陈代谢和复制的出现。
2011-11-12 cond-mat.soft quant-ph
Controlling pair dynamics of rotating magnetic microparticles through radial and transverse interactions
Peking University（北京大学）；Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院力学研究所）；Xi’an University of Architecture and Technology（西安建筑科技大学）
本文提出简化框架，将旋转磁性微粒对相互作用分解为径向与横向分量，揭示三种运动模式，推导转变判据，并通过格子玻尔兹曼模拟验证，为微型机器人组装控制提供设计规则。
2026-09-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
