Self-assembly of 2D membranes from mixtures of hard rods and depleting polymers
我们阐明的分子力导致组装的二维膜状结构组成的一个杆长厚单层的对齐杆从不混溶悬浮液的硬棒和耗尽聚合物。我们进行模拟预测，单层膜是热稳定的临界杆纵横比以上，低于临界耗尽相互作用长度尺度。在这些条件之外，诸如堆叠的近晶柱或微滴的替代结构是热稳定的。这些预测证实了使用病毒杆状分子和非吸附聚合物的实验模型系统。我们的工作表明，集体分子突起波动本身就足以稳定膜组成的均匀杆与简单的排除体积相互作用。
2011-03-14 cond-mat.soft
Depletion Forces in Athermally Sheared Mixtures of Frictionless Disks and Rods in Two Dimensions
我们进行了数值模拟，以研究无摩擦圆盘和细长杆在两个维度上的非热混合物的行为，在三种不同类型的全球线性变形在有限的应变率：（i）简单剪切，（ii）纯剪切，和（iii）各向同性压缩。我们发现，这种变形引起的波动导致耗尽力，导致杆组在平行取向的集群的情况下，简单和纯剪切，但不是各向同性压缩。对于简单的剪切，我们发现，作为杆的分数增加，这种集群增加，导致杆的平均旋转速率的增加，和减少的幅度，他们的有序。
2020-10-22 cond-mat.soft
Thermal Fluctuations in a Lamellar Phase of a Binary Amphiphile-Solvent Mixture: A Molecular Dynamics Study
本文用分子动力学模拟研究了两亲物-溶剂混合物近晶A相中的热涨落。我们使用一个理想化的模型系统，其中溶剂粒子表示为简单的珠子，和两亲分子的珠和弹簧四聚体。在20%的溶剂珠分数和足够低的温度下，两亲物自组装成高度取向的层状相。我们的研究旨在将该相的结构与热波动流体膜堆的弹性理论的预测进行比较[Lei等人，II 5，1155（1995）]。我们提出了一种方法，允许计算的弯曲刚度和压缩模量的层状堆叠从模拟数据。仿真结果与理论计算结果吻合较好。
2004-01-16 cond-mat.soft
Clustering-induced attraction in granular mixtures of rods and spheres
耗尽引起的聚集的杆增强集群观察到产生一种新的模型的吸引力对杆分离的一行的球体在准2D的，垂直摇动，粒状气体的杆和球体。我们表明，这些奇特的颗粒状聚集体的稳定性增加作为振动强度的函数。捕获一行球体的一对棒的内部和外部的球体的速度分布显示出被捕获的球体获得的动量的明显抑制。杆之间形成的凝聚相是由被困球体的聚集不稳定性引起的，由限制杆产生的垂直引导增强。对应于直接排除体积对和间接耗尽聚集对的释放面积被测量为时间的函数。由球体介导的杆对的稳定性揭示了与纯粹由耗尽力引起的吸引力在强度上相当的吸引力。
2016-03-24 cond-mat.soft
Nematic phase transitions in mixtures of thin and thick colloidal rods
我们提出了第一个实验测量的各向同性和双相的混合物薄，带电半柔性FD病毒，厚，FD-PEG创建共价接枝聚（乙二醇）的FD，杆的表面。FD-PEG是空间稳定的，其相行为与离子强度无关。FD充电。因此，通过改变fd和fd-PEG的混合物的离子强度，仅裸fd棒的有效直径改变，随后将有效直径比（d=D_fd-PEG/D_fd）从3.7改变至1。在溶液中，FD和FD-PEG的二元混合物显示出各向同性的，双相的和向列相共存的浓度增加。我们测量的二元相图的组成，总浓度和离子强度的函数。我们发现了一个较低的临界点，在向列相-非向列相共存的区域，这是以前没有观察到的。这些实验结果解决了文献中关于向列相分离随浓度变化的争论。实验结果定性描述的重新缩放Onsager型理论的二元棒混合物的相行为。
2004-09-15 cond-mat.soft
Binary mixtures of rod-like colloids under shear: microscopically-based equilibrium theory and order--parameter dynamics
本文研究了在定常剪切流（库埃特几何）作用下，由棒状排斥性胶体颗粒组成的二元混合物的动力学。为此，我们首先推导出，从微观密度泛函在Parsons-李近似，介观自由能泛函的主要变量是取向序参量张量。基于此介观功能，我们然后探讨各向同性和非平衡相的组成和杆长的稳定性。其次，将平衡理论与剪切作用下序参量动力学的Doi-Hess方法相结合，研究了在一定剪切速率和耦合参数范围内二元混合物的取向动力学。我们发现了各种动力学状态，包括同步振荡状态的两个组件，但也对称性破缺行为的组件显示不同的面内振荡状态。
2015-11-24 cond-mat.soft
Phase behavior of rod-like virus and polymer mixture
我们已经准备了一系列同源的丝状病毒不同的轮廓长度使用分子克隆技术。这些病毒是单分散的，足以形成稳定的近晶相。研究了两个系统。第一个系统由病毒组成，聚合物共价连接到病毒表面。通过对各向同性-双折射相变的研究，我们证明了共价连接的聚合物改变了病毒的有效直径。此外，我们还生产了病毒的混合物，其有效直径的比例变化了五倍。第二个系统由杆状病毒和非吸收性聚合物的混合物组成。利用这个系统，我们研究了各向同性-近晶相变的动力学，并描述了一些意想不到的复杂性的新的亚稳结构的观察。
2000-10-18 cond-mat.soft
Biaxial nematic phase stability and demixing behaviour in monolayers of rod-plate mixtures
我们从理论上研究的硬棒-板混合物的单分子膜的相行为，使用基本测量密度泛函的限制取向（Zwanzig）近似。我们认为这两个物种是受一个有吸引力的潜力成正比的颗粒接触面积的表面上，并与吸附强度，取决于物种类型。颗粒具有板状形状，使用对称标准选择尺寸：相同体积和相同纵横比$κ$。计算了$κ=10$、20和40以及不同吸附强度值的相图。对于小的吸附强度的混合物表现出二阶单轴向列-双轴向列的过渡杆$0\leq x\lesssim 0.9$的摩尔分数。在单轴取向相，棒和板的粒子轴分别垂直和平行于单层排列。在过渡区，板块轴的取向对称性被打破，它们的取向平行于表面上的指向矢。对于大的和相等的吸附强度的混合物在低压下分层成单轴的双相，丰富的板，和双轴的双相，丰富的杆。这种分层位于两个三临界点之间。此外，在较高的压力和在板丰富的相图的一部分，该系统表现出强烈的一阶单轴向列-双轴向列相变与一个大的密度共存间隙。当棒吸附相当大而板吸附很小时，向双轴晶相的转变总是二级的。在非常高的压力下，混合物可以有效地被识别为正方形和矩形的二维混合物，其再次在某个临界点以上分层。我们还研究了均匀相的相对稳定性与密度调制的近晶，柱状和结晶对称性。
2016-07-22 cond-mat.soft
Free planar isotropic-nematic interfaces in binary hard-rod fluids
在Onsager理论中，我们研究了硬棒二元混合物中的自由平面各向同性界面。对于充分不同的颗粒形状，这些混合物的体相图显示出三相点，其中各向同性（I）相与不同组成的两个双相（$N_1$和$N_2$）共存。对于所有探索的混合物，我们发现，在接近三相点时，$IN_2$界面显示出由居间的$N_1$膜完全润湿。我们计算了各向同性的界面的表面张力，并发现一个显着的增加分馏，类似于在多分散硬棒流体的效果。
2003-09-17 cond-mat.soft
The short-time self-diffusion coefficient of a sphere in a suspension of rigid rods
本文计算了刚性杆悬浮液中球体的短时自扩散系数。对于低杆浓度的校正的爱因斯坦扩散常数的球是一个线性函数的杆体积分数的斜率成比例的平衡平均流动性减少的轨迹的球与一个单一的自由平移和旋转杆相互作用。两体流体动力学相互作用的计算使用所谓的珠模型，其中的杆被替换为一个刚性的线性链接触球。球之间的相互作用的数值计算使用多极方法。还导出了扩散系数的解析表达式作为杆的长宽比的函数在很长的杆的限制。我们表明，在这个限制的爱因斯坦扩散常数的校正不依赖于示踪球的大小。高阶修正取决于所应用的模型进行了数值计算。提供了一个近似的表达式，有效的宽高比范围。
2008-12-02 cond-mat.soft
Phase behavior and interfacial properties of nonadditive mixtures of Onsager rods
在第二维里理论，我们研究了体相图以及自由平面各向同性的界面的非添加剂薄和厚硬棒的二元混合物。对于相同类型的物质，排除体积仅由颗粒的尺寸决定，而对于不同类型的物质，排除体积被认为大于或小于该尺寸，从而产生可以是正或负的非加和性。我们认为，这样的非加性可以导致软相互作用的有效的硬核相互作用建模。非加和性增强或减少了各向同性结晶（$IN$）共存时的分馏，并可能诱导或抑制高密度结晶相分层为两种不同组成的结晶相（$N_1$和$N_2$），这取决于非加和性是正还是负。共存的各向同性相和共混相之间的界面张力显示出随着在$IN$界面处的分馏的增加而增加，并且在接近三相点共存时由$N_1$相完全润湿$IN_2$界面。在所有探索的情况下，体积和界面性质的非添加剂的混合物表现出惊人的和相当意外的相似性添加剂的混合物的性质不同的直径比。
2004-12-06 cond-mat.soft
Surface and smectic layering transitions in binary mixtures of parallel hard rods
研究了胶体硬棒与固体基底（硬壁）接触的二元混合物的表面相行为，特别强调了包括近晶A相的相图区域。胶体棒被建模为相同直径和不同长度的硬圆柱体，近似完美对齐。一个基本的测量密度泛函被用来获得平衡密度分布和热力学性质，如表面张力和吸附系数。体相图表现出向列-近晶相和近晶-近晶相分层，近晶相具有不同的组成;在某些情况下，它们是微分馏的。计算出的表面相图的壁面的界面显示出非常丰富的相行为，包括分层过渡和在高压下完全润湿，从而无限厚的近晶膜生长在壁上通过一个无限序列的逐步一阶分层过渡。对于较低的压力完全润湿也获得，但在这里的近晶膜生长在一个连续的方式。最后，在非常低的压力下，壁-面界面表现出临界吸附的近晶相，由于体向列相-近晶相转变的二阶字符。
2010-02-02 cond-mat.soft
Length segregation in mixtures of spherocylinders induced by imposed topological defects
我们探讨了长度为$L_1$和$L_2$的球形圆柱体的二元混合物的长度偏析具有相同的直径$D$切向限制在半径为$R$的球形表面。球柱的取向被约束在一个外部施加的方向场上，该方向场沿着球的经度线或纬度线。在这两种情况下，整数取向缺陷的极点。我们发现，这些拓扑缺陷诱导一个复杂的偏析图片也取决于长度比因子$γ$ = $L_2/L_1$和总包装分数$η$的spherocylinders。当二元混合物沿球体的纵线排列时，较短的杆倾向于聚集在极冠的拓扑缺陷处，而较长的杆占据球面的中心赤道区域。在纬度排序相反的情况下，可以出现一种状态，其中较长的杆主要位于冠层和赤道区域，而较短的杆则位于两者之间。作为参考情况，我们考虑在平坦平面中的无缺陷情况，并且在类似的$γ$和$η$中没有发现任何长度偏析，因此偏析纯粹是由施加的拓扑缺陷引起的。它还表明，在$γ$ =4和$η\ge$ 0.5的较短的杆作为障碍的旋转松弛的长杆时，所有的取向约束被释放。
2018-03-30 cond-mat.soft
Theory of the isotropic-nematic transition in dispersions of compressible rods
我们从理论上研究了能够弹性调节相互排斥体积的棒的有序化转变。模型棒由一个坚硬的核心和一个可变形的外壳组成，它模仿了聚合物包裹的棒状fd病毒颗粒的结构，这种病毒颗粒最近一直是实验研究的对象[K.~ Purdy等人，物理修订信函\textbf{94}，057801（2005）]。我们发现，这种软杆流体表现出各向同性的相变的密度高于相应的硬杆系统相同的直径，并在共存的序参量的的双相非单调地依赖于聚合物涂层的弹性性能。对于硬棒和软棒的二元混合物，相图的拓扑结构敏感地依赖于壳的弹性。在裸的和聚合物包被的fd病毒颗粒的混合物中发现的较低的向线临界点，不能被该理论重现。
2006-02-02 cond-mat.soft
Phase Separation in Symmetric Mixtures of Oppositely Charged Rodlike Polyelectrolytes
本文用准解析计算方法研究了带相反电荷的棒状聚电解质的无盐对称混合物的相分离。对混合物中各向同性-各向同性和各向同性-均相相变的稳定性进行了分析，结果表明静电相互作用有利于均相有序化。对称混合物的共存曲线也被构建，并用于检查的影响，线性电荷密度和静电相互作用强度棒状的双金属络合。结果表明，由于聚电解质的线电荷密度和Bjerrum长度决定的静电相互作用强度较低，反离子均匀地分布在共存相中。然而，随着静电相互作用强度的增加，抗衡离子也与棒状聚电解质一起分配。结果表明，反离子的数密度是在浓缩（或“凝聚”）相比在稀释（或上清液）相。与这样的棒状混合物相反，柔性的无规混合物可以仅经历各向同性-各向同性相分离。弱电荷棒状混合物的共存曲线与那些类似的灵活的混合物的比较表明，各向同性-各向同性相分离的静电驱动力是更强的柔性混合物。
2010-07-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Density functional theory for colloidal mixtures of hard platelets, rods, and spheres
一个基于几何的密度泛函理论提出的硬球，硬针和硬血小板的混合物，针和血小板被认为是消失的厚度。几何权重函数，是每个物种的特征，它是如何卷积的权重函数对恢复每个迈耶键的三元混合物，从而确保正确的第二维里膨胀的过量自由能功能。球体-血小板重叠的情况依赖于相同的近似罗森菲尔德的功能严格的二维硬盘。我们明确地控制贡献的过剩自由能是三阶密度。解析表达式相关的应用理论的状态与平面平移和圆柱旋转对称，例如，描述在平面光滑壁的行为，给出。对于二元球-片晶混合物，在小片晶密度的适当限度内，该理论不同于最近的处理[L。Harnau和S. Dietrich，Phys.Rev.E71，011504（2004）]。作为我们的方法的测试情况下，我们认为各向同性的纯硬血小板，我们发现是弱的第一顺序，与值的共存密度和的序参量，以及与模拟结果比较。
2005-11-18 cond-mat.soft
Fluid-Induced Propulsion of Rigid Particles in Wormlike Micellar Solutions
在没有惯性的情况下，往复游泳者在粘性牛顿流体中没有净运动。在这里，我们调查的能力，一个驱动的粒子通过一个复杂的流体，拥有一个网络，使用跟踪方法和双折射成像平移。一个几何极性的粒子，一个一端有珠子的棒，在磁场的作用下旋转。将颗粒浸入蠕虫状胶束（WLM）溶液中，已知该溶液由于其微观结构的剪切诱导重塑而易于形成剪切带和其他局部结构。结果表明，该WLM解的非线性在一定条件下打破了时间反演的对称性，使人工“游泳者”能够推进。“我们发现三种状态取决于德博拉数（De）：在低De时朝向粒子珠端的净运动，在中间De时朝向粒子杆端的净运动，在高De时没有明显的推进力。在低De下，其中颗粒时间尺度比流体弛豫时间长，我们认为推进是由颗粒两端（珠和杆）之间的流体第一法向应力差的不平衡引起的。然而，在De~1处，我们使用双折射成像观察到在杆附近出现网络各向异性区域。这种各向异性表明胶束网络的排列，由于颗粒相对于流体的时间尺度较短，胶束网络被"锁定"。
2014-09-13 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
The surface tension of Martini 3 water mixtures
本研究针对Martini粗粒度力场水的界面性质表征需求，采用测试面积法系统计算不同水珠子尺寸与温度下Martini 3.0水的表面张力等界面参数，为模拟结果校准提供数据支撑。
2024-05-29 cond-mat.soft
Enhancement by polydispersity of the biaxial nematic phase in a mixture of hard rods and plates
单轴棒状和板状硬平行六面体的多分散混合物的相图确定的纵横比$κ=5$和15。所有颗粒具有相等的体积，并且以高度对称的方式引入多分散性。已知相应的二元混合物对于$κ=15$具有双轴相，但是对于$κ=5$对于分层成两个单轴向列相是不稳定的。我们发现，无论多分散性的量如何，$κ=15$的相图在性质上与二元混合物的相图相似，而对于$κ=5$，足够量的多分散性使双轴相稳定。这提供了一些线索的实验设计，在这个长期的搜索双轴相位可以观察到。
2002-06-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Depletion induced isotropic-isotropic phase separation in suspensions of rod-like colloids
当将非吸附性聚合物添加到棒状胶体的各向同性悬浮液中时，胶体通过耗尽力有效地彼此吸引。我们进行了蒙特卡罗模拟来研究这种棒状聚合物混合物的相图。胶体棒被建模为硬spherocylinders;聚合物被描述为与棒相同直径的球体。聚合物可以重叠而没有能量成本，而聚合物和棒的重叠是禁止的。大量的稀释剂导致混合物的相分离。我们估计的各向同性各向同性共存的相边界，在散装和禁闭。为了确定相边界，我们使用连续伞形采样应用巨正则系综[J. Chem. Phys. 120，10925（2004）]，并且我们执行有限尺寸标度分析以估计临界点的位置。结果与Lekkerkerker和Stroobants [Nuovo Cimento D 16，949（1994）]提出的自由体积理论的预测进行了比较。我们还估计了共存的各向同性相之间的界面张力，并分析了其幂律行为的临界点的方法。
2007-09-25 cond-mat.soft
Tunable structures of mixtures of magnetic particles in liquid-crystalline matrices
我们通过蒙特卡罗模拟研究了相似大小的棒和偶极软球的二元混合物的自组织。我们采用各向异性的Gay-Berne，偶极和软球相互作用模型的粒子间的相互作用。在磁矩为零的条件下，我们得到了多种完全互溶的液晶相，包括双晶相、近晶相和层状相。对于磁性混合物，我们发现液晶基质支持取向有序铁磁链的形成。根据物种的相对大小，链平行或垂直于杆的指向矢排列，形成单轴或双轴晶相、近晶相和层状相。作为一个示例性的外部扰动，我们施加一个均匀的磁场，导致单轴或双轴有序，否则各向同性状态。
2015-04-16 cond-mat.soft
Phase transitions in nanoconfined binary mixtures of highly oriented colloidal rods
我们分析了一个二元混合物的胶体平行硬圆柱形颗粒具有相同的直径，但不同的长度$L_1$和$L_2$，与$s=L_2/L_1=3$，局限于两个平行的硬壁在一个平面的狭缝孔的几何形状，使用一个基本的-测量密度泛函理论。该模型提出了一阶和二阶N-S体转变和S-S分层的近晶（N）相和两种类型的近晶（S）相，以及在单个硬壁处的表面行为，该表面行为包括由无限数量的表面诱导分层（SIL）转变介导（或不介导）的S相的完全润湿。本文研究了约束对该模型胶体流体混合物的影响。由于三个相关长度尺度之间的竞争，限制导致相图中的深刻变化：孔宽度$h$、近晶周期$d$和长度比$s$。四个主要影响被确定：（i）二阶体N-S跃迁被抑制。(ii)分层转变受到微弱的影响，在$μ_1-μ_2$（化学势）平面上有小的位移。(iii)在某些情况下，发生在两个封闭的单组分流体中的封闭诱导分层（CIL）转变与分层转变合并。(iv)表面诱导分层（SIL）过渡发生在一个单一的表面作为共存条件的做法也转移在封闭的流体。通过完整的$μ_1-μ_2$和$p-\bar{x}$（压力-平均孔隙组成）相图，对特定孔径值的孔径趋势进行了分析。这项工作，这是第一个解决约束下的液晶混合物的行为，可能是相关的第一步，以了解自组装性能的金属纳米粒子的混合物在外部领域的限制几何形状。
2010-05-03 cond-mat.soft
Depletion effects in smectic phases of hard rod--hard sphere mixtures
众所周知，当硬球被添加到纯硬棒系统中时，近晶相的稳定性可以大大增强，并且这种效果可以根据耗尽力来合理化。在本文中，我们首先研究取向顺序对这个特殊的二元系统中的耗尽力的影响，比较我们的结果与那些采用通常的近似考虑杆平行和他们的取向冻结。我们认为混合物杆不同的纵横比和不同直径的球体，我们对待他们的Onsager理论。我们的研究结果表明，耗尽效应，因此近晶稳定性，显着降低作为结果的取向无序在近晶相时，与相应的数据相比，基于冻结-取向近似。这些结果进行了讨论的$τ$参数，这已被提出作为一个方便的措施耗尽强度。我们目前封闭的表达式$τ$，并表明，它是密切相关的耗尽电位。然后，我们分析了颗粒几何形状的影响，通过比较结果有关的系统的平行杆的不同形状（spherocylinders，圆柱体和平行六面体）。最后，我们提供的结果的基础上的Zwanzig近似的基本-措施密度泛函理论适用于混合物的平行六面体和立方体的不同大小。在这种情况下，我们表明，$τ$参数表现出线性渐近行为的限制，大值的硬杆纵横比，符合Onsager理论，以及在限制的大值的比杆宽度立方体边长，$d$，相反，Onsager近似，预测$τ\sim d^3$。
2007-04-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Gravity-induced phase phenomena in plate-rod colloidal mixtures
重力可以影响胶体悬浮液，因为对于微米大小的颗粒，重力和热能在几毫米的垂直长度尺度上可以是相当的。在混合物中，每种物质具有不同的浮力，这可能使实验结果违反直觉，难以解释。在这里，我们重新从理论的角度来看，标志性的沉积扩散平衡实验的胶体板棒混合物的范德Kooij和Lekkerkerker。我们重现了他们的发现，包括在一个试管中观察五种不同的中间相。使用沉降路径理论，我们将重力到一个微观理论的大部分板棒混合物。我们还展示了如何从沉降实验中解开重力的影响，以获得大量的行为，并作出预测，可以通过实验测试。这些包括通过改变样品高度来改变序列。我们证明，浮力质量比和样品高度形成控制参数来研究体相行为。
2021-09-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Sedimentation stacking diagrams of binary mixtures of thick and thin hard rods
本文用Onsager理论和局域密度近似研究了厚、薄硬棒二元混合物的沉积-扩散平衡密度分布。我们构建堆叠图的三个直径比，并发现，即使是一个简单的纺锤形的相图，只有各向同性的非混合可以导致反直观的堆叠序列，如各向同性相夹在两个非对称相。对于这里考虑的最复杂的相图，我们发现16个不同的堆叠序列，包括几个5沉积层。通过在组成-压力和密度-密度相图中加入沉降路径，并计算密度和组成分布，我们表明，在沉降-扩散平衡的基础上得出有关二元混合物体相图的结论应谨慎。
2016-05-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Structure, dynamics and phase behavior of short rod inclusions dissolved in a colloidal membrane
溶解在各向异性准二维膜中的包裹体获得了新的相互作用类型，可以驱动复杂结构和图案的组装。我们研究了由长杆和短杆的二元混合物组成的胶体膜，使得长杆与短杆的长度比约为2。在非常低的体积分数下，短杆通过强烈锚定到膜聚合物界面而溶解在长杆的膜中。在更高的分数，溶解的短杆相分离的背景膜，创建一个复合结构的双层液滴富含短杆共存的背景单层膜。这些结果表明，胶体膜作为一个通用的平台，用于组装软材料，同时提供了新的见解普遍膜介导的相互作用。
2019-06-15 cond-mat.soft
Enhanced stability of layered phases in parallel hard-spherocylinders due to the addition of hard spheres
越来越多的证据表明，熵可以诱导微相分离的二元流体混合物通过硬粒子势相互作用。一个这样的相由棒和球的交替的二维液体状层组成。我们研究了从一个统一的混溶状态到这个有序的状态，使用计算机模拟和比较实验和理论的结果。我们得出结论：（1）在平行杆和球的混合物中存在稳定的熵驱动的微相分离，（2）添加小于杆长度的球减少了形成层状相所需的总体积分数，因此小球有效地稳定了层状相;对于大球则相反，以及（3）这种稳定的程度随着杆长度的增加而增加。
2000-03-31 cond-mat.soft
Shear flow of non-Brownian rod-sphere mixtures near jamming
本文利用离散元方法研究非布朗棒-球混合物在致密堆积下的剪切流变，发现堵塞点随棒长径比非单调变化，短棒降低黏度而长棒升高黏度，并从堆积与排除体积角度给出机制解释。
2024-05-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Phase diagram of two-dimensional hard rods from fundamental mixed measure density functional theory
本文提出了二维可取向硬棒体相图的密度泛函理论，并用Monte Carlo计算机模拟数据进行了验证。详细地说，一个显式的密度泛函来自基本的混合测度理论和自由最小化的硬discorectangles的数值。相图，其中包括稳定的各向同性，双晶，近晶相和结晶相，得到了与模拟数据显示出良好的一致性。我们的功能是有效的多组分混合物的硬粒子与任意凸形状，并提供了一个可靠的起点，探索各种不均匀的情况下，二维硬棒及其布朗动力学。
2017-10-06 cond-mat.soft
Stability of smectic phases in hard-rod mixtures
用密度泛函理论分析了不同长度和直径的硬棒二元混合物的相行为。以前的研究表明，这些混合物的近晶相分离，并在某些情况下，形成微偏析相的强烈趋势。在目前的工作中，我们的重点是在一些研究中，在一些近似下，已被证明成为结晶前的结晶稳定的柱状相的形成。具体来说，我们专注于近晶相和柱状相之间的相对稳定性，在以前的工作中没有完全解决的问题。我们的分析是基于两个互补的观点：一方面，一个扩展的Onsager理论，其中包括完整的取向自由度，但空间和取向的相关性被近似处理的方式;另一方面，我们在硬平行六面体上建立了基本测度理论的Zwanzig近似，由此定向被限制为仅沿着三个相互正交的轴，但是相关性被忠实地表示。在后一种情况下，新的，完整的相图包含区域的液晶相的稳定计算。我们的研究结果表明，限制取向近似增强了稳定的柱状相，以抢占近晶秩序完全，而在扩展的Onsager模型的框架下，考虑到充分的取向自由度，柱状相可能抢占了大区域的近晶稳定在一些混合物，但一些近晶秩序仍然存在。
2005-09-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Surface freezing and a two-step pathway of the isotropic-smectic phase transition in colloidal rods
我们研究的各向同性近晶相变在胶体棒/聚合物混合物的动力学可视化个别近晶层。首先，我们表明，体各向同性近晶相变之前的准二维近晶相润湿各向同性近晶界面的表面冻结过渡。接下来，我们确定了一个两步动力学途径形成的散装近晶相。在第一步中，形成亚稳态各向同性-均质界面。该界面被表面诱导的近晶相润湿。在随后的步骤中，近晶层在该表面相中成核并生长成各向同性体相。
2003-08-26 cond-mat.soft
Kinetic pathways of the Nematic-Isotropic phase transition as studied by confocal microscopy on rod-like viruses
我们研究了杆状病毒（fd）和聚合物（葡聚糖）的混合物的相分离动力学，该混合物有效地构成了一个吸引杆系统。该分散体从流动诱导的完全无规状态淬灭到无规和各向同性相共存的区域中。我们的实验证据表明，动力学途径取决于整体浓度。当淬灭在高浓度下进行时，系统是亚稳态的，并且我们观察到典型的成核和生长。对于低浓度的猝灭，体系是不稳定的，并且体系经历失稳分解。在中等浓度下，我们看到两个分层过程之间的过渡，在那里我们定位的spinodal点。
2005-10-07 cond-mat.soft
Modeling the phase behavior of polydisperse rigid rods with attractive interactions, with applications to SWNTs in super acids
通过对刚性杆的Onsager理论的推广，描述了具有多分散长度和溶剂介导的吸引和排斥作用的棒状分子的相行为。一个唯象的方阱势是用来模拟这些长程相互作用，和该模型是用来计算相分离和长度分馏作为一个函数的井深和棒浓度。该模型密切捕捉各向同性/液晶相共存的单壁碳纳米管（SWNTs）在超强酸的实验数据点。该模型还预测，各向同性的两相边界接近零，酸强度的减少，在非常低的浓度下，各向同性和液晶相共存的可能性，这种违反直觉的预测实验证实。棒状液晶的实验偏离经典理论解释的多分散性和短程排斥和长程吸引力之间的平衡。该模型的预测也具有实际意义的单壁碳纳米管/超强酸溶液的应用，特别是在处理纤维和薄膜从液晶单壁碳纳米管/超强酸混合物。
2009-06-12 cond-mat.soft
Phase separation in soft repulsive polymer mixtures: foundation and implication for chromatin organization
本文提出一种超粗粒化模型，将聚合物表示为可重叠的介观软珠，基于平均场理论研究均聚物混合物的相分离行为，并与数值模拟对比揭示混溶性相图的普适特征，进而将分析推广到随机共聚物体系，为细胞核内染色质组织提供理论启示。
2024-09-04 cond-mat.soft
Isotropic-nematic transition in hard-rod fluids: relation between continuous and restricted-orientation models
我们探索模型的硬杆流体有限数量的允许的取向，并构建其本体相图Onsager的第二维里理论。对于一个单组分流体，我们表明，离散化的取向导致存在一个人工（几乎）完美对齐的双相，共存的（物理）双相，如果取向的数量是足够大的，或与各向同性相，如果取向的数量是小的。它的外观与在其典型的开度角范围内对双折射取向分布进行采样的准确性相关。对于二元混合物，这种人工相也存在，并且需要大量的取向来将其移动到如此高的密度，以至于它不干扰相图的物理部分。
2003-11-21 cond-mat.soft
Mixtures of anisotropic and spherical colloids: Phase behavior, confinement, percolation phenomena and kinetics
硬棒、片晶和球的悬浮液等熵体系表现出丰富的相行为。几十年来，棒晶和片晶已被成功地用作预测液晶平衡性质的模型。在过去的几年中，硬颗粒模型也在非平衡统计力学的背景下进行了研究，特别是关于玻璃化转变，堵塞，沉降和结晶。最近，各向异性硬颗粒的悬浮液也成为从事软物质复合材料研究的材料科学家们关注的焦点。与导电填料颗粒混合的绝缘聚合物树脂在填料膨胀时变得导电。在这种情况下，连通性渗流的数学主题在现代纳米技术中得到了应用。本文综述了近年来硬粒子模型中的相行为、禁闭效应、逾渗相变和相变动力学等方面的研究进展。在第一部分中，我们讨论了粒子各向异性和耗尽对逾渗转变的影响。在第二部分中，我们提出的结果，在悬浮液中的球体和椭球体的液晶转变的动力学。
2013-10-01 cond-mat.soft
Heterogeneous Dynamics in Columnar Liquid Crystals of Parallel Hard Rods
在前人对胶体棒的近晶相液晶中的摇荡跳跃扩散研究的基础上，本文首次对柱状相的非均匀扩散动力学进行了分析。更具体地说，我们进行计算机模拟，以调查的弛豫动力学的二元混合物的完美对齐的硬spherocylinders。我们发现，系统的柱状排列产生的自由能障碍的颗粒应该克服跳跃从一个列到另一个，从而确定一个跳跃型扩散。这种现象占非高斯柱间扩散，并显示出两步结构松弛，这是非常类似的平衡玻璃形成系统和凝胶。令人惊讶的是，在垂直于该平面的方向上也观察到由于瞬态笼而导致的与简单液体行为的轻微偏差，其中该系统通常被称为类液体。
2010-09-25 cond-mat.soft
Depletion forces between two spheres in a rod solution
本文研究了半径为R的球形粒子在长度为L的刚性杆稀溶液中的耗尽相互作用。在数值精度范围内，计算的相互作用势对任何L/R值都是精确的。特别是，我们发现，对于L的顺序R，耗尽井的深度小于Derjaguin近似的预测。我们的研究结果带来了新的光的讨论缺乏相分离的胶体混合物的球和棒。
1997-08-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Clustering in vibrated monolayers of granular rods
研究了高填充率下圆形容器中垂直振动单分子层颗粒的有序性。与其他小组以前的工作，我们确定液晶有序行为类似的二维硬矩形颗粒受到热平衡波动。然而，由于耗散，颗粒系统中的颗粒更倾向于聚集成平行排列。这些团簇表现为长寿命“超粒子”的多分散混合物，系统行为的某些方面可以通过对这些“超粒子”应用基于两体相关的平衡硬矩形的平均场论来理解。颗粒系统的许多其他特征是不同的：（i）对于小颗粒的长宽比$κ$，我们确定在中等包装分数和近晶波动在较高的包装分数的四阶有序，与两个状态之间没有急剧的转变。这两种类型的排序都可以用聚类来解释。(ii)对于大的$κ$，强大的集群排除单轴的稳定性，和系统表现出的随机取向的集群的混合物，作为包装分数增加，发展成近晶波动的状态，再次通过扩散过渡。(iii)涡激发的速度场的竞争与近晶有序，造成动态波动和稳定状态的情况下，在高密度的四次状态，相比之下，是非常僵硬的对涡，长期稳定的状态，空间和取向均匀，除了四个对称的缺陷位于靠近墙壁，可以观察到。
2017-01-18 cond-mat.soft
Induced Anticlinic Ordering and Nanophase Segregation of Bow-Shaped Molecules in a Smectic Solvent
最近的实验表明，掺杂低浓度的α-核分子到棒状近晶溶剂中可以诱导出背斜和双轴近晶相。我们已经进行了Monte Carlo（MC）模拟混合物的棒状分子（硬spherocylinders与长度/宽度比$L_{\rm rod}/D = 5$）和弓或香蕉形分子（硬spherocylinders二聚体与长度/宽度比$L_{ban}/D = 5$或2.5和开角$ψ$），以探测分子尺度组织和相行为的棒/香蕉混合物。我们发现，低浓度（3%）的$L_{ban}/D = 5$二聚体诱导的非倾斜近晶（SmA）相$100^\circ \le ψ< 150^\circ$的背斜（SmC $_A$）订购。对于较小的$ψ$，每个弓形分子的一半在近晶层之间是纳米相分离的，并且近晶层是不倾斜的。对于$L_{ban}/D = 2.5$，不诱导倾斜相位。然而，随着$ψ$的减少，我们观察到从{ \sl intralamellar}纳米相分离（近晶层内分离的弓形分子）到{ \sl interlamellar}纳米相分离（近晶层之间集中的弓形分子）的急剧转变，靠近$ψ= 130^\circ$。这些结果表明，纯粹的熵效应可以导致棒/香蕉混合物中令人惊讶的复杂行为。
2001-07-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Continuum Percolation of Polydisperse Rods in Quadrupole Fields: Theory and Simulations
我们研究渗流在纳米棒的混合物中存在的外部领域，对齐或不对齐的粒子与场轴。这种条件在纳米复合材料的配制和加工中发现，其中场可以是电的、磁的或由于拉伸流动。我们的重点是长度多分散性的影响，这-在没有一个字段-是已知的，以产生一个逾渗阈值，尺度与粒子长度的倒数重量平均。使用模型的非相互作用spherocylinders与连通渗流理论，我们表明，一个四极场总是增加渗流阈值和通用的缩放与反加权平均不再成立，如果该字段耦合到粒子长度。相反，逾渗阈值成为长度分布的高阶矩的函数，其中相关矩的阶次关键地取决于所施加的场的强度和类型。理论预测与我们的蒙特卡罗模拟，消除有限尺寸的影响，利用的事实，即通用的缩放的包装概率函数，即使在各向异性系统的结果进行比较。理论和模拟表明，多分散混合物的逾渗阈值可以低于单个组分的逾渗阈值，证实了最近的工作的基础上映射到Bethe晶格以及早期的计算机模拟涉及偶极场。我们的工作表明，纳米复合材料的配方可用于补偿在实际制造条件下不可避免的对准场的不利影响。
2018-01-03 cond-mat.soft
Paranematic-to-nematic ordering of a binary mixture of rod-like liquid crystals confined in cylindrical nanochannels
我们探讨了吸收到平行排列的纳米通道的介孔氧化铝和二氧化硅膜的通道半径为$3.4~\le~R~\le 21.0$ nm的双折射率的双折射的二元混合物6CB $_{1-x}$ 7 CB $_x$（$0~\le~x~\le~1$）。将计算结果与体相行为进行了比较，并采用Landau-de-Gennes模型进行了分析。取决于通道半径的圆柱形纳米通道中的有序演化不连续（亚临界状态，有序场$σ<1/2$）或连续（超临界状态，$σ>1/2$），但在这两种情况下具有特征的paranematic前体行为。的有序场的强度，施加的通道壁，和淬灭的无序的大小与摩尔分数$x$线性变化，并与$R$通道半径大于4 nm成反比。临界孔半径，$R_c$，从一个不连续的paranematic-到-xylene的演变分开，与$x$线性变化，不同的二氧化硅和氧化铝膜之间可以忽略不计。我们没有发现一个物种在通道壁的首选吸附的暗示。相比之下，线性变化的向列向paranematic过渡点$T_{\rm PN}$和的有序场$σ$与$x$表明，氰基联苯6 CB和7 CB的二元混合物保持其均匀的体积化学计量也在纳米约束，至少对于大于$\sim$ 7 nm的通道直径。
2014-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stabilizing the Hexagonal Close Packed Structure of Hard Spheres with Polymers : Phase diagram, Structure, and Dynamics
我们使用蒙特卡罗模拟研究了胶体硬球和自由连接的珠链的二元混合物的相行为。最近Panagiotopoulos和同事预测[国家通讯社。5，4472（2014）]，硬球的六方密堆积（HCP）结构可以在这样的混合物中稳定，这是由于聚合物与晶相中的空隙结构之间的相互作用。他们的预测是基于在HCP和竞争的面心立方（FCC）相中添加单个硬聚合物链的自由能惩罚的估计。在这里，我们使用自由能计算的完整的二元混合物的相图计算，并找到一个广泛的流体-固体共存区域和亚稳态气液共存区域。对于在这项工作中考虑的胶体单体的尺寸比，我们发现，HCP相是稳定的，只有在一个小的窗口，在相对较高的聚合物储层填充分数，共存的HCP相是近紧密堆积。此外，我们调查这些混合物的结构和动态行为。
2016-05-02 cond-mat.soft
Phase behavior of mixtures of hard ellipses: A scaled particle density functional study
我们提出了一个缩放粒子密度泛函研究的二维二元混合硬凸粒子与一个或两个物种是椭圆形。特别是，我们将我们的研究分为两个部分。第一部分致力于计算具有相同椭圆形状的混合物的相图，但具有（i）不同的长径比和相等的颗粒面积，（ii）相等的长径比和不同的颗粒面积，以及（iii）前者和后者不同。在第二项研究中，我们得到的相图对应的交叉混合物的粒子具有椭圆形和矩形形状的物种。我们比较了相图拓扑结构，并解释了它们的主要特点，从粒子相互作用的熵性质直接相关的各向异性，面积和形状的物种。所得到的结果可以证实的实验颗粒棒的熵力是非常重要的液晶织构的稳定在稳态。
2011-04-07 cond-mat.soft
Dissipative particle dynamics study of solvent mediated transitions in pores decorated with tethered polymer brushes in the form of stripes
我们研究了组分A和B的二元混合物在狭缝状孔中的自组装，其中孔壁被由A类珠子制成的栓刷条纹修饰。重点是溶剂介导的形态之间的过渡时，混合物的组成变化。对于某些限制情况下的孔隙几何形状，我们发现，一个有效的降维可能会导致准一维和二维分层。在将混合物的组成从聚合物熔体改变为良好的溶剂条件时，链的环境的改变为几种溶剂介导的形态的发展机制提供了解释，并且在某些情况下，为它们之间的切换提供了解释。我们发现溶剂介导的层状，曲折和内衬圆筒相。形态结构的定量分析进行考虑刷重叠积分和回转张量分量。
2013-03-25 cond-mat.soft
Stability of chiral crystal phase and breakdown of cholesteric phase in mixtures of active-passive chiral rods
本研究利用MD模拟和双温度活性模型，考察主动-被动手性棒混合物，发现热-冷界面可替代壁诱导冷粒子液晶有序，并阐明活性破坏胆甾相、促成手性晶相的机制。
2023-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Uniform phases in fluids of hard isosceles triangles: one component and binary mixtures
我们制定的比例粒子理论的一般混合物的硬等腰三角形和计算不同的相图的单组分流体和某些二元混合物。硬三角形的流体表现出复杂的相行为：（i）存在六重对称的triatic相，（ii）各向同性-单轴向列相转变在一定的纵横比范围内是第一级的，和（iii）单组分系统表现出向列相-向列相转变在临界点结束。我们发现triatic阶段是稳定的，不仅为等边三角形，但也为三角形相似的长宽比。我们把研究的重点放在对称混合物的情况下的二元混合物：等颗粒面积与纵横比（$κ_i$）对称的等边一：$κ_1κ_2=3$。对于这些混合物，我们发现，除了一阶各向同性的，向列相的过渡（后者在临界点结束）：（i）区域的triatic相稳定性，即使是由颗粒，不形成这个阶段的单组分限制，和（ii）朗道点的存在下，两个各向同性的，向列相的一阶过渡和向列相的分层过渡合并。这种相行为类似于杆和板的对称三维混合物的相行为。
2018-05-10 cond-mat.soft
Entropic patchiness drives multi-phase coexistence in discotic colloid-depletant mixtures
熵驱动的硬颗粒分散体的平衡相行为可以理解从排除体积参数。虽然单分散硬球仅表现出流体-固体相变，但各向异性硬颗粒如棒、盘、长方体或板表现出各种多相平衡。这种各向异性颗粒的有序化通过减少它们之间的排除体积来增加自由体积熵。此外，depletants引起的熵补丁代表的方向依赖的吸引力，从而在非平凡的相行为。我们表明，自由体积理论是一个简单的，通用的和易于处理的框架，使这些影响和合理化的各种实验结果。板状颗粒构成广泛用于食品、化妆品和石油工业的粘土、沥青质和有色液晶的主要结构单元。我们表明，血小板和理想的expletants的混合物表现出惊人的丰富的相行为，包含几种类型的三相共存的地区，甚至是一个四重区与四个共存的阶段。
2017-11-11 cond-mat.soft
The twist-bend nematic phase of bent mesogenic dimer CB7CB and its mixtures
扭转-弯曲向列相形成液晶CB 7 CB与原型棒状液晶5 CB的二元混合物表现出具有与纯CB 7 CB所报道的性质类似的性质的扭转-弯曲向列相。混合物看起来均匀，在任何浓度下都没有明显的微米或纳米级偏析。相变温度与浓度的线性关系表明，这些二元混合物接近理想。然而，随着5CB的加入，粘度的降低允许特征性扭曲弯曲条纹纹理松弛成均匀双折射的状态。我们确认存在的纳米级调制的分子取向的混合物中的冷冻断裂透射电子显微镜（FFTEM），进一步证明了它们的扭曲弯曲的性质。我们设计并实现了一种统计方法来定量测量的基态间距的扭曲-弯曲相及其混合物使用FFTEM。5CB的添加通常使测量的基态间距分布向更大的间距偏移。有趣的是，在50wt%浓度的5CB下，间距似乎不连续地增加约10 nm，表明扭转-弯曲相在较高的5CB浓度下经历结构转变。
2015-11-24 cond-mat.soft
Spontaneous Segregation of Self-Propelled Particles with Different Motilities
我们使用布朗动力学模拟在两个维度上研究了自推进和被动棒状粒子的混合物。模拟结果表明，这两个物种自发地分离产生一个丰富的阵列的动力域结构，其属性取决于推进速度，密度和组合物。除了提出相图作为系统参数的函数，我们调查的机制驱动隔离。我们发现，自推进和被动杆之间的碰撞频率的差异提供了一个驱动力的隔离，这是放大的自推进杆的倾向，群集或集群。最后，自推进和被动棒表现出巨大的数字波动足够的推进速度。
2011-10-13 cond-mat.soft physics.bio-ph
Self-organisation of tip functionalised elongated colloidal particles
棒状胶体粒子尖端之间的弱吸引力相互作用由于焓和熵之间的微妙相互作用而影响它们的液晶相行为。在这里，我们采用分子动力学模拟的半柔性，排斥珠弹簧链的两端珠相互吸引。我们计算的相图作为一个函数的链的体积分数和吸引力的潜力的强度。我们确定了大量的相，包括各向同性，结晶，近晶A，近晶B和结晶状态。对于尖端吸引能量低于热能，我们的结果是定性与实验结果一致：我们发现，增加的吸引力的强度转移的近晶A相变到较低的体积分数，只有很小的影响，对其他相的稳定性。对于足够强的尖端吸引力，除了导致各向同性相的不稳定之外，无规相完全消失。为了更好地理解这些现象的基本物理，我们还研究了粒子在其有吸引力的尖端处的聚集和近晶A相中粒子所经历的有效分子场。基于这些结果，我们认为，聚集的提示只影响相稳定性，如果形成层状结构（"胶束“）。我们发现吸引力的增加增加了层状相的有序度，有趣的是，我们还发现了由尖端之间的相互作用引起的反铁电近晶A相变的存在的证据。一个简单的Maier-Saupe-McMillan模型证实了我们的发现。
2019-06-08 cond-mat.soft
Statistical models of mixtures with a biaxial nematic phase
我们考虑一个简单的Maier-Saupe统计模型，其中包含无序自由度来模拟棒状和盘状分子的混合物的相图。淬火分布的形状导致存在一个稳定的双轴晶相，在定性协议与实验结果的一些三元溶致液体混合物。退火的分布，然而，这是更适当的液体混合物，排除了这种双轴相的稳定性。然后，我们使用一个两个温度的形式主义，并假设分离的弛豫时间，表明部分程度的退火已经足以稳定的双轴晶体结构。
2010-02-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Percolation of a rod-like particle in a static bed of spheres: trapping and passing
Northwestern University（西北大学）
通过数值模拟研究无摩擦胶合棒状颗粒在重力下通过无序静态大球床的渗透，发现捕获和通过两种机制，由棒长和几何捕获阈值决定，短棒渗透速度约为长棒的两倍。
2026-06-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Isotropic-nematic phase transition in suspensions of filamentous virus and the neutral polymer Dextran
我们提出了一个实验研究的各向同性的相变在带电的半柔性杆（fd病毒）和中性聚合物（葡聚糖）的水溶液混合物。完整的相图是根据离子强度和聚合物分子量测量的。在高离子强度下，聚合物的加入拓宽了各向同性相和非各向同性相的共存区域，聚合物优先分配到各向同性相中，而在低离子强度下，聚合物的加入对相变没有影响。双折射测量确定的双折射序参量，并发现是独立的聚合物浓度（或等效的吸引力的强度）。实验结果与现有的理论预测的各向同性的吸引相互作用杆中的相变进行了比较。
2004-02-12 cond-mat.soft
