Study on stability of the first kind of soft-matter quasicrystals
基于软物质准晶的广义自由能和热力学稳定性的变分原理，研究了第一类软物质准晶的稳定性。它们只依赖于材料常数，而且非常简单直观，材料常数可以通过实验测量。所得结果对研究物质的热力学性质具有重要意义。
2019-11-21 cond-mat.soft
The spherical coordinate form of three-dimensional generalized dynamics of soft-matter quasicrystals with 12-fold symmetry
本文给出了具有12重对称性的软物质准晶三维广义动力学的球坐标形式，为求解某些重要情况下的方程初边值问题提供了基础。并讨论了相应的解决方法。
2019-10-16 cond-mat.soft
The stability of 12-fold symmetry soft-matter quasicrystals
本文从热力学结合物质动力学的角度研究了12重对称软物质准晶的稳定性。结果是定量的，它只依赖于新相的材料常数，非常简单和直观，这些材料常数可以通过实验测量。
2019-09-01 cond-mat.soft
The elasto-/hydro-dynamics of quasicrystals with 12- and 18-fold symmetries in some soft matters and mathematical solutions
近年来在聚合物、纳米粒子混合物以及胶体溶液中观察到的12次准晶和18次准晶是准晶研究中的重要事件。为了描述某些软物质（包括聚合物和胶体）的力学行为，我们提出了一个新的固-液相准晶模型。所谓新固液相，是各向异性流体的一种新相模型，但不同于液晶相，这里的结构呈现准周期对称性。在此基础上，研究了材料的弹性、流动性和粘性，并提出了相应的数学理论。讨论了该理论的一些数学解。
2012-10-05 cond-mat.soft
Three-dimensional equations of generalized dynamics of 18-fold symmetry soft-matter quasicrystals
本文给出了18重对称软物质准晶广义动力学的三维形式的控制方程，根据动力学基础，除了声子和流体声子外，还有第一和第二相子元激发。在推导过程中，群表示理论是一个关键点。这个理论的完整形式包括一个状态方程。介绍了控制方程在物质热力学研究中的重要意义。
2019-10-16 cond-mat.soft
Soft quasicrystals - Why are they stable?
在过去的两年里，我们目睹了令人兴奋的实验发现软物质与非平凡的准周期长程序-一种新形式的物质称为软准晶体。两个研究组已经独立地发现了软物质中的这种有序：Zeng等人[Nature 428（2004）157]在树枝状聚合物液晶系统中;以及Takano等人[J.Polym.Chem.2004] 157。Sci. Polym. Phys. 43（2005）2427]在ABC星形聚合物系统中。这些新发现的软准晶不仅为准晶和软物质的基础研究提供了令人兴奋的平台，而且还为基于自组装纳米材料的新应用提供了希望，这些纳米材料具有独特的物理特性，利用准周期性，例如完全和各向同性的光子带隙材料。在这里，我们提供了一个简明扼要的审查新兴领域的软准晶，表明存在两个自然的长度尺度，随着3体相互作用，可能构成其稳定性的潜在来源。
2006-11-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stability of Soft Quasicrystals in a Coupled-Mode Swift-Hohenberg Model for Three-Component Systems
在本文中，我们讨论了软准晶相在三组分系统的耦合模Swift-Hohenberg模型中的稳定性，其中特征长度尺度由正定梯度项控制。模型采用经典的双模近似方法和直接数值极小化方法。在后一种方法中，我们采用投影方法来处理潜在的准周期基态。提出了一种优化高维周期胞形状和尺寸的变胞方法，使自由能相对于序参量最小。基于发展的数值方法，我们重新发现了十次和十二次准晶相，并发现了不同的周期相和复杂的调制相。此外，通过比较不同候选结构的自由能，得到了不同相空间中的相图。这不仅说明了系统参数的重要作用，也说明了优化计算域的作用。特别是，计算单元的优化使我们能够以更高的保真度捕获基态和相位行为。我们还对我们的结果进行了一些讨论，并展示了将我们的数值方法应用于更大类的平均场自由能泛函的潜力。
2015-09-06 cond-mat.soft
Stability of Quasicrystals Composed of Soft Isotropic Particles
准晶体的结构单元是介观的，而不是原子尺度的，最近在几个软物质系统中被发现。相反的稳定性的来源仍然是一个很大的争论，到今天的问题，我们认为，某些软物质准晶的稳定性可以直接解释通过检查一个粗粒度的自由能系统的软各向同性粒子。我们表明，理论和数值计算，稳定性可以归因于存在两个自然的长度尺度的对潜在的，结合有效的三体相互作用所产生的熵。我们对软准晶稳定性的新认识使我们能够指出它们在相图中的稳定区域，从而有助于控制准晶的自组装和未来实验实现的各种其他所需结构。
2011-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rectangle--triangle soft-matter quasicrystals with hexagonal symmetry
非周期性（准晶）瓷砖，例如彭罗斯瓷砖，可以由例如风筝和飞镖、正方形和等边三角形、菱形或盾形瓷砖构成，并且可以具有各种不同的对称性。然而，几乎所有出现在软物质中的准晶都是十二角型的。在这里，我们研究了一类基于矩形和两种类型的等边三角形的六边形对称的非周期镶嵌。我们展示了如何设计软物质系统的粒子相互作用，通过包含两个长度尺度，形成非周期性的稳定状态的两个不同的例子的矩形-三角形平铺的对电位。其中之一是青铜意味着瓷砖，而另一个是一个概括。我们的工作指出了如何在软物质中设计更一般的（超过十二方的）准晶。
2022-08-03 cond-mat.soft nlin.PS
Density Distribution in Soft Matter Crystals and Quasicrystals
固体中的密度分布通常表示为以晶格位置为中心的高斯峰（或类似函数）的总和或通过傅立叶和。在这里，我们认为，而不是通过傅立叶和表示的密度分布的$\mathit{logarithm}$是更好的。我们表明，截断这样的表示后，只有几个条款可以高度准确的软物质晶体。对于准晶，这个和不那么容易截断，尽管如此，以这种方式表示密度分布仍然是很有用的，使我们能够使用精确的非局部密度泛函理论计算三维准晶形成系统的相图。
2021-05-27 cond-mat.soft nlin.PS
Self Assembly of Soft Matter Quasicrystals and Their Approximants
最近在软物质系统中令人惊讶地发现了准晶体及其近似物，这提出了一种有趣的可能性，即这些结构可以在广泛的纳米和微米尺度组装中实现。理论上，软物质准晶体和近似物在很大程度上是熵稳定的，但它们形成的热力学机制仍然难以捉摸。在这里，我们使用计算机模拟和自由能计算，以证明一个简单的设计启发式组装准晶体和近似的软物质系统。我们的研究建立在以前的模拟研究的自组装的十二方准晶和近似的最小系统的球形粒子与复杂的，高度特定的相互作用势。我们展示了另一种基于熵的方法，用于组装十二方准晶和近似物，仅基于粒子功能化和形状，从而在更容易实现的键合和排斥体积相互作用方面重塑基于相互作用势的组装策略。在这里，球形结构单元用可移动表面实体官能化，以促进形成具有低表面接触面积的结构，包括非紧密堆积和多四面体结构。结构单元还具有形状多分散性，其中结构单元的子集偏离理想的球形形状，阻碍了紧密堆积晶体的形成。我们表明，三种不同的模型系统，这两个功能-移动表面实体和形状多分散性-一致组装准晶体和/或近似。我们认为，这种设计策略可以被广泛利用，以组装准晶体和近似的纳米和微米尺度。此外，我们的结果进一步解释了实验中软物质准晶的形成。
2011-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Defects Enhance Stability in 12-fold Symmetric Soft-Matter Quasicrystals
针对软物质中12重对称正方形-三角形准晶普遍存在菱形空位缺陷的现象，提出采用开放边界的晶格Monte Carlo模拟方法，发现菱形缺陷可通过提升构型熵增强准晶稳定性，揭示了缺陷对软物质准晶稳定的关键作用。
2025-06-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Which wavenumbers determine the thermodynamic stability of soft matter quasicrystals?
软物质形成准晶的一个重要条件是粒子间相互作用具有两个特征尺度。更准确地说，对于稳定的准晶，局部密度分布的周期性调制应该是有利的，并且这些波数的比值应该接近某些特定的值。因此，对于简单的模型，标题问题的答案是只需要这两个成分。然而，对于更现实的模型，原则上所有的波数都可以涉及，其他波数也很重要，特别是那些第二和更高的倒易晶格矢量。我们确定的粒子对相互作用的潜力，可以抑制或鼓励密度模式与波数相关的一个规则的晶体有序的竞争与准晶，使增强或抑制的准晶体在一个通用类的系统中的功能。
2019-07-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.PS
Multiple-scale structures: from Faraday waves to soft-matter quasicrystals
多年来，准晶仅作为固态金属合金被观察到，但目前的研究正在积极探索它们在各种软材料中的形成，包括大分子，纳米颗粒和胶体系统。为了预测和控制准晶体的结构，人们投入了大量的努力来理解这些软物质准晶体的热力学性质，并希望能阐明更广泛但尚未解决的准晶体形成和稳定性的一般问题。此外，控制软准晶自组装的能力可能有助于基于自组装超材料的新型光子或其他应用的发展。在这里遵循的路径，导致定量稳定性预测，开始于20年前开发的一个模型，以治疗形成的多尺度准周期法拉第波（驻波图案振动的流体表面），后来被映射到系统的软粒子，通过多尺度对势相互作用。本文回顾并大大扩展了这些模型的定量预测，同时纠正了早期计算中的一些差异，并提出了新的分析方法来处理模型。在这样做的过程中，一些新的稳定的准晶结构与八边形，十八边形和高阶对称性，其中一些可能，它是希望，在未来的实验中观察到。
2018-04-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.PS
Quasicrystal formation in binary soft matter mixtures
使用的策略，可应用于理论或实验中，我们确定的制度，其中一个模型二元软物质混合物形成准晶体。采用经典的密度泛函理论结合积分方程理论对体系进行了描述。准晶的形成需要两种特征长度尺度的粒子以特定的比例有序排列。对于单组分系统，长度尺度与对相互作用的形式如何相关是相当好理解的，但对于混合物则知之甚少。在我们的模型中，大小胶体的混合物被限制在一个界面上，这两个长度尺度分别来自于大颗粒对之间的相互作用范围和交叉的大小相互作用。小-小长度尺度不显著。我们的战略，寻找准晶涉及到调谐位置的最大值的色散关系，或相当于在液体状态的部分静态结构因素。
2020-07-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.PS
Soft-core particles freezing to form a quasicrystal and a crystal-liquid phase
研究了软核粒子通过双尺度势相互作用的系统。潜在的是负责在两个不同的，但可比的长度尺度的液体状态的结构因子的峰值，和一个类似的双峰结构是显而易见的分散关系。动态密度泛函理论在二维被用来确定两个新的状态，该系统，晶体液体状态，其中大多数的粒子位于晶格位置，但少数仍然是免费的，所以像一个液体的行为，和12倍准晶态。两者都存在，即使是深度淬火的液体，并发现在一个政权中，液体是不稳定的调制仅在较小的规模。结果，系统最初朝着小尺度晶体状态演化;然而，该状态不是自由能的最小值，并且因此系统随后尝试重新组织以产生较低能量的较大尺度晶体。这个动力学过程产生具有准晶畴的无序状态，并且甚至在这个大尺度线性稳定时也发生，即，这是一个非线性过程。通过控制初始条件，可以形成完美的准晶。使用布朗动力学模拟的结果证实。
2015-07-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.PS
Quasicrystalline Nanocrystal Superlattice with Partial Matching Rules
本文报道了一种具有部分匹配规则的准晶二元纳米晶超晶格，通过电子断层扫描和表面成像确定其三维结构，并结合实验与计算分析了镶嵌几何及稳定化因素，展示了纳米晶超晶格工程在缩小原子晶体与软物质组装结构差距方面的潜力。
2023-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Vacancy defects in square-triangle tilings and their implications for quasicrystals formed by square-shoulder particles
Utrecht University（乌得勒支大学）；University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
研究正方形-三角形准晶中空位缺陷的热力学作用，发现缺陷通过组合混合增强熵增，从而稳定准晶相。
2026-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Striking Similarities in Dynamics and Vibrations of 2D Quasicrystals and Supercooled Liquids
本文通过分子动力学模拟比较DDQC、过冷二元液体和方形晶体，揭示前两者在动力学非均质性与结构—动力学关系上的共性，并通过振动模式和拓扑缺陷区分其机制。
2025-08-27 cond-mat.soft
Modeling dislocations in quasicrystals through amplitude equations
本文通过振幅方程介观模型，将准晶体中的位错视为拓扑缺陷，研究其伯格斯矢量、界面形成及应变下的周期阵列，揭示其与传统晶体的差异。
2025-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Controlled self-assembly of periodic and aperiodic cluster crystals
已知软颗粒重叠并形成稳定的簇，其自组装成具有密度无关的晶格常数的周期性晶相。我们使用分子动力学模拟在两个维度上证明，通过一个明智的设计的各向同性对潜力，可以控制的集群的顺序，并产生各种相，包括十次和十二次准晶。我们的研究结果证实了分析预测的基础上的平均场近似，提供洞察准晶体在软大分子系统的稳定，并提出了一个实用的方法，其控制自组装在实验室实现使用合成的软物质粒子。
2014-01-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.PS
Design of linear block copolymers and ABC star terpolymers that produce two length scales at phase separation
本研究基于随机相位近似，提出线性嵌段共聚物和ABC星形三元共聚物的设计标准，使相分离时产生比值为1.93的两个长度尺度，以利于形成准晶体，并指出两种易于合成的模型。
2023-10-11 cond-mat.soft nlin.PS
Modeling hydrodynamic interactions in soft materials with multiparticle collision dynamics
多粒子碰撞动力学（MPCD）是一种灵活、鲁棒的细观计算技术，用于模拟软材料中溶剂介导的流体动力学相互作用。在这里，我们提供了一个关键的概述MPCD方法，并总结其电流强度和局限性。该方法的能力突出审查其最近的应用程序来模拟不同的现象，从复杂的流体和热渗透运输的流动，细菌游泳和活性粒子自组装。我们还讨论了突出的挑战和新兴的方法的发展，预计将大大扩大MPCD的适用性，以其他系统的技术重要性。
2019-02-27 cond-mat.soft
Hydrodynamic effects in driven soft matter
综述了近年来软材料非平衡流体力学的理论研究工作。我们讨论了三种不同系统的流体动力相互作用的作用：i）沉降的半柔性聚合物的变形和取向，ii）推进和力整流与纳米机器实现的旋转弹性棒，和iii）在剪切流中的变形的接枝半柔性聚合物制成的刷子。在所有这些实例中，可变形聚合物经受各种流体动力学流动和流体动力学相互作用。完美的刚性纳米圆柱体是已知的，以显示没有取向的影响，因为它们通过粘性流体沉积，但它是弹性和流体动力扭矩之间的耦合，导致垂直于沉积方向的取向。同样，一个旋转的刚性杆在斯托克斯极限下不会产生净推力，但如果允许弯曲，就会产生一个有效推力，其强度和方向与旋转方向无关，从而起到整流装置的作用。最后，表面锚定的聚合物变形的剪切流，这修改了有效的流体动力学边界条件的非线性方式。所有这些结果得到流体动力学布朗动力学模拟技术，作为适当的稀释系统。在可能的情况下，进行比例分析。共同的主题是软物质的弹性和流体力学之间的相互作用，这可以导致质的新效果。
2012-03-07 cond-mat.soft
General Nonlinear 2-Fluid Hydrodynamics of Complex Fluids and Soft Matter
我们讨论了复杂流体的一般2流体动力学方程，其中一种是简单的牛顿流体，而另一种是液晶或聚合物/弹性体，因此适用于溶致液晶，聚合物溶液，和溶胀弹性体。该方法可以很容易地推广到其他复杂流体的求解。特别强调的是这种非线性，源自2-流体的描述，如运输的总时间导数的一部分。结果表明，流体动力学量对流的适当速度不能随意选择，因为它们之间存在着微妙的关系。在允许的组合内，对流速度通常取决于材料。所谓的应力划分问题，即如何的粘性或弹性应力分布在两种流体之间，示出部分取决于对流速度的选择，但在其他方面也依赖于材料。给出了一组合理简化的方程以及可用于与实验进行比较的有效浓度动态的线性化版本。
2004-04-06 cond-mat.soft
Softness and Hydrodynamic Interactions Regulate Lipoprotein Transport in Crowded Yolk Environments
本研究利用兆赫兹X射线光子相关光谱法揭示了低密度脂蛋白在拥挤蛋黄环境中因流体动力学相互作用和粒子柔软度导致扩散显著减慢，但维持液体状态以支持胚胎发育。
2025-05-28 cond-mat.soft
Influence of non-hydrodynamic forces on the elastic response of an ultra-thin soft coating under fluid-mediated dynamic loading
液体介质中两个接近的固体之间的力随着分离的减小而变得越来越大，这种现象阻止了两个固体之间的接触。这种力的增长是由于液体的介入而发生的，对这种物理系统的研究构成了润滑的经典学科。此外，当固体是软的时，由于固体的变形，在力的相互作用中存在定量和定性的变化。当非流体动力学起源的力起作用时，基本的物理学以及由此产生的系统行为甚至更加复杂，两种主要的此类力是DLVO（Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek）力和非DLVO分子力。研究评估这些物理现象的耦合是当代研究的途径。有了这个观点，我们进行了一个分析研究的流体介导的振荡运动的刚性球在超薄软涂层，描绘溶剂化力以及基板的顺应性的独特效果。我们的主要发现是，当约束减少到几个纳米时，由于溶剂化力，系统的力和衬底变形特性的主要增强。溶剂化力的考虑导致高达四个数量级和高达三个数量级的增量分别在力和基板变形。虽然更高的柔软度导致更高的变形（如预期的），其对力和基板变形特性的影响表现出改善由于溶剂化力的增量的趋势。
2019-08-11 cond-mat.soft
Stable Frank-Kasper phases of self-assembled, soft matter spheres
单分子物种可以自组装成弗兰克卡斯珀（FK）相，十二方准晶的有限近似，无视直观的概念，热力学基态是最大对称的。FK相被推测为空间填充球形域的最小扭曲包装，但这种扭曲的精确定量以及它如何影响组装热力学仍然是模糊的。我们使用两种互补的方法来证明，在二嵌段共聚物中驱动FK晶格形成的原则直接出现在球形域的强拉伸理论中，其中最小的嵌段间面积与最小的空间填充链的拉伸竞争。本文首先利用具有无约束颗粒体积和形状的二嵌段泡沫模型研究了FK晶格的相对稳定性，该模型不仅正确地预测了平衡σ晶格，而且正确地预测了平衡畴的不等体积。然后，我们通过自洽场论，阐明分子刚度如何调节域内链配置和局部包装的不对称性之间的耦合，这些结果提供了一个分子的解释。这些研究结果揭示了新的光体积交换的作用，在共聚物中形成不同的FK相，并提出了一个范例FK相的形成在软物质系统中，不平等的域体积之间的热力学竞争的形状不对称性的不同措施选择。
2018-06-05 cond-mat.soft
Transport of soft matter in complex and confined environments
本文探讨以布朗运动为基础，结合软物质特性与流体动力学能量输入，在复杂受限环境中实现纳米尺度组织与输运的新物理模式。
2025-06-06 cond-mat.soft
Dynamics of nematic elastomers
我们使用两种不同但相关的动力学理论研究了软弹性体和半软弹性体的低频、长波长动力学。我们的第一个配方描述了纯流体动力学行为的弹性体，其中的弹性体的指向矢已放松到其平衡值的应变的存在下。我们发现，软弹性体的声音模式结构是相同的柱状液晶。我们的第二个配方概括了推导方程的nematohydrodynamics的哈佛大学小组，以弹性体。它明确地对待导演和描述慢模式超出流体动力学极限。
2004-02-14 cond-mat.soft
Non-contact mechanics of soft and liquid interfaces by hydrodynamic confinement using a frequency-modulated AFM
Aix-Marseille Univ（艾克斯-马赛大学）
开发了一种频率调制原子力显微镜方法，通过振荡探针与界面之间的粘性液体膜的流体动力学约束来探测液体界面，同时获取有效力学响应的同相和耗散分量，并验证了其在液-固和液-液界面上的适用性。
2026-06-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Frequency-dependent Hydrodynamic Interaction Between Two Solid Spheres
流体动力学相互作用在软物质科学的许多领域中起着重要的作用。在隐式溶剂模拟中，各种技术，如布朗或斯托克斯动力学明确包括后验流体动力学相互作用，通过使用来自斯托克斯方程的流体动力学扩散张量。然而，这个方程假设相互作用是瞬时的，这是一个理想化的近似，只在长时间尺度上有效。在本文中，我们进一步分析的可压缩流体中的水动力相互作用的时间依赖性的基础上的线性纳维-斯托克斯方程。理论结果表明，流体的可压缩性对频率相关的对相互作用有显著的影响。的流体动力学理论的预测相比，分子动力学模拟的两个固体球在Lennard-Jones流体。对于这个系统，我们重建记忆功能，通过扩展逆Volterra技术。仿真数据与理论结果吻合较好，因此，该理论可用于实现非马尔可夫模型中的动态一致性水动力相互作用。
2018-11-15 cond-mat.soft
Dynamics of suspensions of hydrodynamically structured particles: Analytic theory and experiment
我们提出了一个易于使用的分析工具箱，用于计算具有内部流体动力学结构的球形胶体颗粒的浓悬浮液的短时间输运性质，以及由硬核或软赫兹对势描述的直接相互作用。所考虑的动态特性包括自扩散和沉降系数，在动态散射实验中确定的波数依赖的扩散函数，和高频剪切粘度。该工具箱是基于流体动力学半径模型（HRM），其中内部颗粒结构被映射到流体动力学半径参数不变的直接相互作用，并在现有的模拟数据库的溶剂渗透性和球形环状颗粒。有用的尺度关系的扩散函数和自扩散系数，已知是有效的硬核相互作用，也适用于软对电位。我们进一步讨论了工具箱的扩展，包括低剪切零频率粘度和长时间的自扩散系数的长时间传输特性。工具箱的多功能性通过对非离子PNiPAM微凝胶的悬浮液的先前光散射研究的分析来证明[Eckert等人，J. Chem. Phys.，2008，129，124902]，其中动态数据的详细理论分析被作为开放任务留下。通过与基于Hertz势的计算的比较，我们表明，使用Verlet-Weis校正的Percus-Yevick结构因子作为输入，并且对于等于排除体积半径的3%的溶剂渗透长度，实验数据是一致的和准确的。微凝胶颗粒的这种小的溶剂渗透性在较大浓度下具有显著的动态效应。
2015-01-12 cond-mat.soft
Hydrodynamic Correlations slow down Crystallization of Soft Colloids
结晶通常被认为是一个准静态的过程，是不受影响的颗粒传输的细节以外的体积扩散系数。因此，胶体悬浮液经常被认为是一个理想的玩具模型，实验更困难的系统，如金属熔体。在这封信中，我们想挑战这个假设。为此，我们考虑了分子动力学模拟的Yukawa型胶体悬浮液中的结晶。为了研究溶剂介导的流体动力学相互作用（HI）的作用，我们分别使用Langevin动力学和波动格子玻尔兹曼方法隐式和显式地模拟溶剂。我们的模拟表明，即使在适度的流体动力学耦合的晶体生长速度由于HI显着减少。详细的分析表明，这种减速是由于晶体表面的壁状性质，这减少了胶体扩散到晶体表面的流体动力学筛选。因此，悬浮液中的结晶与纯熔体有很大的不同，这使得它们作为玩具模型的用处不如以前想象的那么大。
2013-04-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Emergence of run-and-tumble-like swimming in self-propelling artificial swimmers in soft microchannels
本研究实验发现软微通道中自泳液滴涌现出跑-停式游动，源于弹性流体动力学与化学流体动力学耦合，为利用壁弹性调控活性剂提供新途径。
2025-08-06 cond-mat.soft
Internal dynamics and activated processes in Soft-Glassy materials
塑性重排在软玻璃态材料（如乳液和泡沫）的表征中起着至关重要的作用。基于对软玻璃体系的数值模拟，我们在可以忽略热涨落的流体力学尺度下研究了塑性重排的动力学行为。塑性重排需要能量输入，该能量输入可以由外部源提供，或者通过粗化动力学中的时间演变而获得，其中总界面面积由于分散相从较小液滴/气泡缓慢演变为大液滴/气泡而减小。我们首先证明，我们的流体动力学模型可以定量再现这种粗化动力学。然后，考虑到周期性振荡应变，我们的特征作为外部能源供应的函数的塑性重排的数量，并表明，它们可以被视为激活过程引起的一个合适的“噪音”的影响。在这里，我们使用广义的噪声一词，指的是由空间随机不均匀性和粗化引发的内部非平衡动力学。最后，通过探索粗化动力学的内部特征时间尺度和与施加的振荡应变相关的外部时间尺度之间的相互作用，我们表明该系统表现出随机共振现象，从而进一步提供信贷的机械激活方案。
2014-10-24 cond-mat.soft
Hydrodynamic Impedance Correction for Reduced-Order Modeling and Real-Time Control of Spermatozoa-Like Soft Micro-Robots for Medicine
流体动力学相互作用在仿生和仿生微型游泳者的游泳行为和能量消耗中起着关键作用，无论是控制论还是人工的。作为微型机器人设备，生物启发的微型游泳者需要快速可靠的数值模型进行鲁棒控制，以便执行六十多年来所设想的苛刻的治疗任务。最快的已知的数值模型，阻力理论（RFT），结合当地的粘性力系数与当地的速度细长体，以找到阻力的水动力，但是，完全忽略了诱导的远场。在该方案中，力是计算一个纯粹的流体阻力，但是，在时间依赖的流体动力学相互作用的影响为代价。因此，虽然必要的电力供应是阻碍微型机器人努力的最大障碍之一，但电力需求无法准确预测。在这项研究中，提出了一种分析策略，以改善基于RFT的分析，特别是精子和精子启发的弹性细长尾巴的微型游泳者，为了提出一个切实可行的解决方案的问题。所需的分析校正和必要的校正系数基于通过密集计算流体动力学（CFD）模型的流体动力学阻抗分析，即，三维纳维-斯托克斯方程的非定常解，采用变形网格并满足质量守恒。基于CFD的模型结果，然后使用提取的成本函数的帮助下，根据所需的水动力，以维持选定的形状和设计的连续游泳写的校正系数。RFT模型中嵌入的修正的性能最终通过水动力比较与CFD模型进行了验证。
2018-09-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.med-ph
Taylor dispersion in a soft tube
University of Cambridge（剑桥大学）；Univ. Bordeaux, CNRS, LOMA（波尔多大学，法国国家科学研究中心，LOMA实验室）；Gulliver UMR 7083 CNRS, ESPCI–PSL（法国国家科学研究中心Gulliver联合研究单位7083，巴黎高等物理化工学院-巴黎文理研究大学）
研究软轴对称通道中溶质扩散的增强机制，通过多时间尺度分析推导修正的宏观传输方程，发现软性增强有效对流速度和扩散系数，对生物和微流体技术有实用意义。
2026-09-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Navigating complex phase diagrams in soft matter systems
TU Wien（维也纳工业大学）；Loughborough University（拉夫堡大学）；Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究所）；University of Tübingen（蒂宾根大学）
本文通过动态密度泛函理论研究了软物质系统中复杂相图的预测方法，利用 dispersion relation 预测晶体形成区域，并通过蒙特卡罗模拟验证了其预测能力，设计出具有准晶体的系统。
2026-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics, dynamic soft elasticity and rheology of smectic-C elastomers
我们提出了一个理论的低频，长波长的动态软近晶-C弹性体与锁定近晶层。我们的理论，这超出了纯流体力学，预测这些弹性体的动态软弹性，并允许我们计算相关的流变学实验以及模式结构的存储和损耗模量。
2006-01-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic Modeling of Odd Nematic Elasticity in Liquid Crystals
Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
本文提出了一种新的流体动力学模型，用于研究液态晶体中奇弹性偶极弹性的非对称相互作用，揭示了域墙自推进和点缺陷自旋等新现象。
2026-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Exotic Topology in Ordinary Soft Matter
流体动力学诱导非厄米拓扑现象，在普通的，被动的软物质。这是第一次证明了一个二维弹性晶格低雷诺粘性流。流体力学和弹性的相互作用将狄拉克锥分裂成大量的费米弧，将例外点与相反的半整数拓扑电荷配对。体费米弧是在所有的晶格和流动对称性中表现出的系统的通用标志。分析模型和模拟解释了如何涌现的奇异形状的谱带，并引起了一个网络的范霍夫奇异线的状态密度。目前的研究结果表明，非厄米物理学可以在一个广泛的普通软物质，生活和人工一样，在这个政权的拓扑为基础的技术开辟了道路。
2021-07-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Simulation of microswimmer hydrodynamics with multiparticle collision dynamics
在这篇综述中，我们讨论了软活性物质系统的模拟，特别是使用多粒子碰撞动力学的方法，它解决了周围的流体动力学流动的粗粒度水平上的微游泳者的流体动力学的最新进展。首先，我们提出了一个简单的概述的基本模拟方法和微游泳者和流体之间的耦合。然后，我们回顾了目前的成就，模拟灵活和刚性的微型游泳者使用多粒子碰撞动力学，并简要总结和讨论可能的未来发展方向。
2020-09-02 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Efficient mesoscale hydrodynamics: multiparticle collision dynamics with massively parallel GPU acceleration
我们提出了一个有效的开源实现的多粒子碰撞动力学（MPCD）算法，可扩展到数百个图形处理单元（GPU）上运行。我们特别关注现代GPU架构和多个GPU之间的通信模式的优化。我们表明，混合精度计算模型可以提高性能相比，一个完全的双精度模型，同时仍然提供良好的数值精度。我们报告弱和强缩放基准的参考MPCD溶剂和基准的聚合物溶液与研究相关的相互作用和系统的大小。我们的MPCD软件能够模拟中尺度流体动力学的长度和时间尺度，否则将具有挑战性或不可能访问。
2018-03-06 cond-mat.soft physics.comp-ph
RMPCDMD: Simulations of colloids with coarse-grained hydrodynamics, chemical reactions and external fields
RMPCDMD软件包执行混合分子动力学模拟，耦合多粒子碰撞动力学来模拟溶剂，耦合分子动力学来模拟悬浮胶体，包括流体动力学、热波动和化学活性溶剂粒子和催化胶体。RMPCDMD的主要用途是模拟化学动力纳米马达，但也考虑了其他设置：存在热梯度或强制流动的胶体。RMPCDMD是在Fortran 2008中开发的，带有用于多线程操作的OpenMP，并使用基于HDF5的H5MD文件格式存储数据。RMPCDMD附带了用于模拟化学动力纳米马达的文档和教程。
2016-08-17 cond-mat.soft physics.comp-ph
Mesoscopic Modelling and Simulation of Soft Matter
软凝聚物质的变形性往往需要流体动力学方面的建模，以获得定量的理解。然而，这需要专门的方法，可以解决软物质系统的多尺度性质。我们回顾了一些最流行的模拟方法，已经出现，如朗之万动力学，耗散粒子动力学，多粒子碰撞动力学，有时也被称为随机旋转动力学，和格子玻尔兹曼方法。在结束本文时，我们简要回顾了当前用于高性能计算的计算架构和用于软物质模拟的社区代码。
2017-11-22 cond-mat.soft physics.comp-ph
Hydrodynamic cascade drives tumbling in sheared colloidal rod suspensions
Georgetown University（乔治城大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）
研究揭示了在剪切胶体棒悬浮液中，液流相互作用通过级联效应促进翻滚现象，挑战了传统假设，并为胶体棒的本构模型提供了新的视角。
2026-05-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Incorporating Shear into Stochastic Eulerian Lagrangian Methods for Rheological Studies of Complex Fluids and Soft Materials
我们开发的计算方法，将剪切波动的流体力学方法。我们的动机是复杂流体和软材料的流变响应。我们的方法是基于连续随机流体动力学方程，受到剪切边界条件上的单位周期细胞的方式类似于分子动力学的Lees-Edwards条件。我们的方法始终考虑到微观结构弹性力学，流体-结构流体动力学耦合，和热波动。对于实际模拟，我们开发了有效的随机场生成处理剪切广义周期性边界条件的数值方法。结果表明，我们的数值方法与涨落耗散平衡和近平衡统计力学是一致的。作为实践中的示范，我们提出了几个原型流变响应研究。这些包括（i）聚合物流体的剪切稀化，（ii）聚合脂质囊泡的振荡响应的复合模量，和（iii）凝胶状材料在剪切下的老化。
2022-12-20 cond-mat.soft cs.NA math.NA
