Reversible gelation and dynamical arrest of dipolar colloids
我们使用分子动力学模拟的一个简单的模型表明，分散体的轻微拉长的胶体颗粒与长程偶极相互作用，如铁磁流体，可以形成一个物理（可逆）凝胶在低体积分数。在冷却时，粒子首先自组装成交联链的瞬时交联网络，然后在低得多的温度下，经历动力学转变到具有破坏遍历性的动态捕获状态。从瞬态到冻结凝胶的这种转变的特征在于动态特征，这让人想起在更密集的分散体中的堵塞。
2007-03-06 cond-mat.soft
Anisotropic viscoelastic phase separation in polydisperse hard rods: non-sticky gelation
将系统旋节线分层成具有非常不同粘度的两相导致粘弹性网络，即凝胶。在这里，我们考虑在一个胶体系统，其中一个阶段是一个具有强烈的各向异性粘度的双相液晶的分层。我们结合实空间分析的海泡石粘土系统的分子动力学计算机模拟。我们发现了一个长寿命的网络，具有胶体凝胶的许多特征。值得注意的是，各向异性的粘度意味着流动是可能的，但只能沿着网络，从而保持其结构，导致一种新形式的各向异性凝胶。我们的系统呈现出另一种新颖的性质，因为它由硬颗粒组成。因此，我们的动态各向异性凝胶在粒子之间没有吸引力的情况下形成。因此，我们表明，我们的新系统表现出凝胶化的成分，并得出结论，它代表了一类新的材料，\emph{non-sticky}凝胶中的吸引力不存在。
2018-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Equilibrium cluster phases and low-density arrested disordered states: The role of short-range attraction and long-range repulsion
我们研究了一个模型，在该模型中，颗粒相互作用与短程吸引力和长程排斥力的相互作用，试图模拟最近发现的空间稳定的胶体系统中存在的耗尽相互作用的平衡簇相。在低填充分数下，颗粒形成稳定的平衡团簇，其充当团簇流体的构建块。我们研究的可能性，簇流体产生低密度的无序逮捕相，凝胶，通过玻璃化转变驱动的排斥相互作用。在这个模型中，凝胶的形成被正式描述为与玻璃形成相同的物理过程。
2004-09-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Equilibrium cluster formation and gelation
我们研究了弱电荷胶体颗粒和小的非吸附性聚合物悬浮液中平衡团簇的形成和生长。有效势的特征是短程吸引和长程排斥。使用三维粒子显微镜研究了团簇的尺寸、形状和局部结构。我们观察到一个快速增长的平均集群大小和平均数的最近邻居接近凝胶边界。
2005-06-22 cond-mat.soft
Shear-Induced Structural Convergence but Formation-History-Dependent Yielding in Sequentially Gelled Binary Colloidal Networks
Northeastern University（东北大学）
通过粒子模拟研究顺序凝胶化二元胶体网络，发现稳态剪切驱动不同初始形态趋同，但屈服行为仍依赖于凝胶化延迟时间和种间吸引力强度，表明存在持久的流变记忆。
2026-06-04 cond-mat.soft
Towards a general definition of gelation for adhesive hard-sphere dispersions
凝聚态物理的一个主要目标是确定导致物质（特别是凝胶和玻璃）停滞状态的物理机制。每个特定系统的复杂性质和微观细节都是相关的。然而，从科学和技术的角度来看，一个普遍、一致和统一的定义至关重要。通过Monte Carlo计算机模拟实验中确定的状态，我们证明，粘合剂硬球分散体的刚性渗透的结果，平均键数，$<n_b>$，等于2.4。这对应于在网络形成材料中导致相变的既定机制。我们的研究结果连接的概念，在胶体悬浮液中的临界凝胶形成与短程吸引力的相互作用的刚性渗滤的普遍概念。此外，键，角和局部分布沿凝胶线明确研究，以确定的拓扑结构的临界凝胶状态。
2013-06-25 cond-mat.soft
Role of cross-links in bundle formation, phase separation and gelation of long filaments
我们预测的热力学和结构行为的解决方案的长交联长丝。我们发现，在平均场水平下，自组装结的熵诱导细丝之间的有效吸引力，可以导致相分离成一个连接的网络，在平衡与稀相。在链或交联密度增加时，或随着温度降低，也可以在非热力学转变中形成连接网络。对于刚性杆，在低温下，我们预测从各向同性网络的过渡，各向异性束的杆紧密结合的交联，这是由杆之间的交联分布的构型熵之间的相互作用触发，和杆的旋转和平移熵。
2004-06-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Glasses in Colloidal Systems. Attractive Interactions and Gelation
在这一章中，胶体系统中的玻璃化转变的研究，与凝胶化，主要是从理论和模拟结果。本文回顾了模耦合理论对引力驱动玻璃的预言，并讨论了它对引力玻璃的预言。计算机模拟的结果将为不同的模型和理论的预测进行测试。从高密度开始，在那里找到合理的协议，研究将扩展到低密度，出现新的模式的密度关联函数的衰减。在所有情况下，结果也将与实验联系起来，我们将以目前对导致凝胶化的机制的理解的讨论来结束。
2008-10-03 cond-mat.soft
A cluster mode-coupling approach to weak gelation in attractive colloids
模式耦合理论（MCT）预测逮捕的胶体在其体积分数，以及颗粒间的吸引力的范围和深度。我们讨论了这些参数的有效值如何演变下集群聚集。我们认为，弱凝胶化的胶体可以理想化为两个阶段的遍历性打破：首先在短尺度（近似由裸MCT），然后在较大的尺度（由MCT适用于集群）。逮捕和相分离之间的竞争被认为是在最近的实验。我们预测一个长寿命的“半遍历”阶段的移动集群，显示对数松弛接近凝胶线。
2004-04-05 cond-mat.soft
Colloidal gelation and non-ergodicity transitions
在结构弛豫的模式耦合理论（MCT）框架内，研究了具有强短程吸引力的胶体颗粒稀悬浮体系中非遍历性相变的机制和性质。结果建立在维里膨胀的颗粒与硬核和相互作用，通过一个有吸引力的方阱势，并讨论了它们的相关性胶体凝胶化。
1999-12-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Diffusion, phase behavior and gelation in a two-dimensional layer of colloids in osmotic equilibrium with a polymer reservoir
本文研究与聚合物储库渗透平衡的二维胶体层，考察非吸附性聚合物诱导耗竭吸引所导致的相行为与凝胶化，复现晶体—流体共存并发现局部结晶的新型凝胶结构，且结果与既有模拟和理论高度吻合。
2021-06-03 cond-mat.soft
Hydrodynamics strongly affect the dynamics of colloidal gelation but not gel structure
具有强烈短程吸引力的胶体颗粒可以形成凝胶。我们模拟这个过程中没有和流体动力学相互作用（HI），使用格子玻尔兹曼方法来解释存在的热化溶剂。我们表明，HI加速和减慢凝胶化在低和高体积分数，分别。这两个制度之间的过渡是与存在的一个淬火后不久，系统的集群。然而，当我们比较凝胶在匹配的“结构年龄”，我们发现几乎没有区别的结构与HI。我们的结果解释了文献中长期存在的未解决的冲突。
2018-11-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Crystallization-Arrested Viscoelastic Phase Separation in Semiconducting Polymer Gels
通过流变学表征和温度可变成像方法的组合，在半导体聚合物的稀溶液中实现互连的，具有分级孔隙度的结晶网络的一种新的凝胶化途径被报道。在快速冷却时，区域规整的聚（3-己基噻吩）（RR-P3 HT）在邻二氯苯中的溶液形成热可逆凝胶。温度可变的共聚焦显微镜显示冷却诱导的结构重排进展，通过粘弹性相分离。由于链内结晶，在RR-P3 HT基质内形成微米级富溶剂“孔”期间，相分离过程过早停止。RR P3 HT凝胶的基于低温的扫描电子显微镜显示存在表现出纳米尺寸的孔的纤维间网络。值得注意的是，当将第三组分，小分子苯基C61丁酸甲酯（PCBM）或非结晶区域无规（Rra）-P3 HT加入到溶液中时，这些网络形成相等的凝胶强度。其中活性层从相分离的溶液沉积的有机太阳能电池显示出比参比电池高45%的效率。
2018-11-21 cond-mat.soft physics.app-ph
A minimal coarse-grained model to study the gelation of multi-armed DNA nanostars
DNA是一种令人惊讶的材料，可以用作分子构建块，以纳米级的精度和精度构建周期性阵列和设备。在这里，我们提出了简单的珠弹簧模型的DNA纳米星有三个，四个和五个臂，并研究其自组装分子动力学模拟。我们的模拟表明，DNA纳米星形成结晶稳定的完全键合的凝胶相从一个非结构化的液相与温度的降低。我们通过计算径向分布函数和结构因子等结构特征来表征相变。凝胶化的热力学由体系的势能和平移对熵来量化。采用双态理论模型模拟了从滞留凝胶相到非结构化液相的相变。我们发现，这种转变是双螺旋驱动的，并且构型和平移熵的损失被DNA粘性末端的双螺旋相互作用抵消，这在低温下引起凝胶相。用两相热力学模型测量的体系的绝对转动熵和平移熵也证实了凝胶转变。当从高温接近转变温度时，动力学减慢，证明了向凝胶相的相变。对DNA凝胶化过程的形态、动力学和热力学进行详细的数值模拟研究，可以为今后的实验提供指导，并易于推广到其他聚合物体系，在DNA纳米技术领域具有重要意义。
2021-10-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase separation dynamics in colloid-polymer mixtures: the effect of interaction range
胶体-聚合物混合物可以经历流体-流体相分离或凝胶化。这取决于骤冷的深度（聚合物浓度）和聚合物-胶体尺寸比。本文对具有中长程吸引力（聚合物-胶体粒径比qR =0.45-0.89）的胶体-聚合物混合物的相分离动力学进行了实空间研究，目的是了解随着吸引力范围的变化，凝胶化的机理。与以前的研究相比，短程吸引力的系统，凝胶化发生后不久，跨越平衡相边界，我们发现了大量的区域的流体-流体相分离。在更深的淬灭时，系统经历连续的交叉以形成凝胶。我们确定了两个制度，“经典”相分离，其中单颗粒弛豫速度比相分离的动态，和“粘弹性”相分离，其中分层明显减慢，由于在富含胶体的相缓慢的动态。在网络链表面的颗粒比埋在凝胶链内部的颗粒表现出更大的流动性，这是一种粗化方法。
2012-09-18 cond-mat.soft
Colloidal systems with competing interactions: from an arrested repulsive cluster phase to a gel
我们报告了一个广泛的数值研究带电胶体系统的竞争短程耗尽吸引力和远程静电排斥。通过分析团簇的性质，我们确定了两个不同的区域的相图：一个国家组成的稳定的有限大小的集群，其相对相互作用是由长程排斥，和一个deletating网络。发现这两种状态在低温下动态停滞，提供了这些系统中存在两种不同非遍历状态的证据：团簇的维格纳玻璃和凝胶。
2009-03-17 cond-mat.soft
Clustering and gelation of hard spheres induced by the Pickering effect
用布朗动力学方法模拟了硬球颗粒和模型乳状液滴的混合物。我们发现，除了非润湿乳液液滴的悬浮液中的纯硬球可以导致气-液和液-固相分离。此外，我们还发现了硬球团簇的稳定流体。稳定性是由于当液滴表面完全被胶体颗粒覆盖时发生的吸引力的饱和。在较大的乳液液滴密度的渗滤过渡观察。由此产生的胶体颗粒网络显示出胶体凝胶的典型动力学和机械性能。该模型的结果与最近的实验结果定性一致[E. Koos和N. Willenbacher，Science 331，897（2011）]在胶体颗粒和两种不混溶流体的混合物中。
2012-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Static and dynamic properties of a reversible gel
我们研究了物理凝胶的微观真实模型，并使用计算机模拟来研究其在热平衡下的静态和动态特性。该相图包括溶胶相、终止于临界点的共存区、凝胶化线和与相分离无关的平衡凝胶相。凝胶的整体结构是均匀的，但应力由分形网络支撑。甘精胰岛素导致动力学的急剧减慢，这可以用来定位过渡，否则就不会显示出结构特征。此外，平衡凝胶动力学是高度不均匀的，作为具有不同迁移率的粒子家族的存在的结果。凝胶动力学分析方面的移动和逮捕的颗粒，使我们能够阐明平衡凝胶的动态和玻璃形成者之间的几个差异。
2008-11-10 cond-mat.soft
A computational model relating the self-assembly in a fluid of lath like particles with its rheology and gelation
我们研究的自组装导致凝胶转变发生在一个数值模型的解决方案的细长，胶体大小的颗粒，称为板条，谁主要是在垂直于他们的领域的方向相互作用。在颗粒水平上，吸引力使它们排列成几个颗粒的长聚集体，在文献中称为晶须。为了模拟这一过程，我们已经开发了一个布朗动力学模型，其中吸引力的相互作用来自于一个势能，该势能取决于板条的相对方向以及它们的面积的法向量，而不管它们的宽度。该模型的简单性允许模拟达到足够大的时间，分钟的数量级，需要模拟数值流变学测试。有了这个，我们能够表征晶须的形成，以及模拟凝胶转变。作为这项工作的一个结论，我们已经表明，即使晶须不允许分支，凝胶转变也可以发生，就像这个模型中的情况一样。
2016-03-26 cond-mat.soft physics.comp-ph
Interference of dynamical arrest, thermodynamic instabilities and energy-scale competition in symmetric binary mixtures
Instituto de Física, Universidad Autónoma de San Luis Potosí（圣路易斯波托西自治大学物理研究所）；Monte Caldera Technologies Inc.（蒙特卡尔德拉科技有限公司）
研究探讨了动力学冻结、热力学不稳定性与能量尺度竞争在对称二元混合物中的相互作用，揭示了不同机制驱动的非晶态形成及相图分类。
2026-06-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Is directed percolation in colloid-polymer mixtures linked to dynamic arrest?
利用计算机模拟，我们研究了动态逮捕的胶体聚合物混合物的示意性模型相结合的短程吸引力与长程排斥。被捕集凝胶是由于强吸引力而结合的胶体颗粒的稀刚性网络。在没有排斥的情况下，凝胶通过阻滞相分离在旋节线处形成。在足够高密度的各态历经悬浮液中，胶体团簇形成临时网络，渗透空间。最近，[国家通讯社。7，11817（2016）]，有人提出，这些网络向定向渗流的转变与动态停滞的开始相吻合，从而将结构与动态联系起来。在这里，我们评估各种屏蔽长度的基础气液双结点和渗滤过渡。我们发现，定向渗流移动的连续渗流线，以更大的密度，但即使超出这条线的悬浮液仍然遍历。只有当接近旋节时，才发生动力性停搏。因此，竞争排斥并不改变非平衡凝胶化的定性方案，尽管新兴的疏水网络的结构显示出一些差异。
2018-06-25 cond-mat.soft
Arrested coarsening in active colloidal suspensions driven by nonreciprocal electrohydrodynamic interactions
Tokyo University of Science（东京大学）；University of Surrey（萨里大学）
研究揭示了非互易电液压相互作用如何在活性胶体悬浮液中抑制粗化并维持动态重构的集体态。
2026-03-17 cond-mat.soft nlin.PS
Network physics of attractive colloidal gels: Resilience, Rigidity, and Phase Diagram
有吸引力的胶体凝胶在极小的固体分数下表现出类似固体的行为，这是由于粒子-粒子相互作用形成的分枝的空间跨越网络。这些网络赋予凝胶刚性，随着颗粒之间的吸引力增加，形成的胶体网络的弹性也增加。这种刚性的出现可以通过平均场的方法来描述;然而，缺乏对不同吸引力强度的凝胶中刚性如何变化的基本理解。此外，恢复一个准确的凝胶化相图的基础上系统的变量一直是一个极具挑战性的任务。了解这些分形簇的性质，以及它们的连接如何产生刚性，是控制和设计具有理想特性的凝胶的关键。在这里，我们采用网络科学的概念来询问和表征胶体凝胶网络。我们构建了一个粒子级网络，具有不同吸引力水平的胶体的所有空间坐标，并使用高斯混合模型识别多分散刚性分形簇，形成一个粗粒度的簇网络，清楚地显示了胶体凝胶的主要物理特征。一个简单的质量弹簧模型，然后被用来恢复定量的弹性胶体凝胶从这些集群网络。询问这些凝胶网络的弹性表明，凝胶的弹性（动态特性）与其簇网络的弹性（静态测量）直接相关。最后，我们使用的弹性调查设计[和实验验证]一个完全解决的胶体凝胶化的相图，一个明确的固-液相边界使用一个单一的体积分数的颗粒远远超出这个相边界。
2023-01-30 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
The role of long-range forces in the phase behavior of colloids and proteins
胶体-聚合物混合物和球状蛋白质溶液的相行为，常常被解释为具有短程吸引力的硬球的简单模型。虽然这样的模型产生的胶体和蛋白质的通用相图的定性理解，它未能捕捉一个重要的区别：该模型预测在亚稳态制度低于冻结曲线的流体-流体相分离。对于球状蛋白质，已经观察到这种分层，但是对于胶体，它似乎被凝胶的外观所取代。本文研究了附加长程引力对短程引力球相行为的影响。我们发现，这样的吸引力可以转移（亚稳）流体-流体临界点的凝胶区域。由于这个亚稳临界点可能是重要的晶体成核，我们的研究结果表明，长程吸引力可能在球状蛋白质的结晶中发挥重要作用。然而，在胶体中，折射率匹配通常用于关闭长程色散力，凝胶化可能抑制相分离。
1999-09-15 cond-mat.soft q-bio
Aging in attraction-driven colloidal glasses
利用计算机模拟研究了引力驱动的胶体玻璃的老化过程。该系统在没有吸引力的情况下平衡，并在恒定的胶体体积分数下瞬间“淬火”到超过玻璃化转变的两种状态之一;一种接近转变，另一种深入玻璃。结构性质的演变表明，键在系统中形成，增加了局部密度，在其他地方产生密度赤字（洞）。该过程随着淬火后经过的时间而减慢。作为键形成的结果，如通过均方位移和密度、键和环境关联函数测量的，存在动力学的减慢。可以对密度相关性进行时间重新缩放，以瓦解其长时间（结构性）衰减。结构弛豫的时间尺度显示两个猝灭超线性依赖于等待时间，它的增长速度比债券的寿命，显示集体起源的过渡。在长等待时间和高吸引强度，我们观察{ \rem完全}逮捕动态超过三十年的时间，虽然个别债券不是永久性的这个时间尺度。局域化长度随着状态在玻璃中移动得更深而减小;非遍历性参数随结构因子同相振荡。我们的主要结果是获得的系统中的对潜在的障碍，抑制相分离。然而，当这个障碍被删除的情况下，深淬火，我们发现在静态结构的变化，但几乎没有在动态。因此，我们的老化行为的结果仍然相关的实验中，玻璃化转变与相分离的竞争。
2006-10-19 cond-mat.soft
Shape anisotropy enhances the elasticity of colloidal gels through mechanisms that act multiplicatively
胶体的物理凝胶化产生弹性结构，其通常用于稳定多个行业中的复杂流体。然而，控制这些材料的弹性模量水平的能力受到控制其形成的被捕集的旋节线分解机制的普遍性的限制。我们表明，操纵颗粒形状可以产生非常大的变化，凝胶弹性相对于这种普遍的行为，这些变化是由一组独立的机制，作用倍增。建模表明，这种有效的产生的弹性是形状各向异性的凝胶网络的分层分形微观结构，有吸引力的粒子间对电位的各向异性，和体积的分形簇的紧凑性的综合影响的结果。研究结果表明，如何以及为什么可以利用颗粒各向异性产生弹性在超低胶体体积分数在这一类重要的软物质。
2021-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Brush-mediated angular constraints reshape structure, rigidity, and percolation in colloidal depletion gels
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Northeastern University（东北大学）
研究通过降低表面接枝聚合物刷密度，引入非中心力，改变胶体凝胶的结构和机械特性，提升弹性模量。
2026-03-13 cond-mat.soft
