Bacterial turbulence drives interfacial waves and shape dynamics in phase-separated droplets
School of Physics and Astronomy, Institute of Natural Sciences and MOE-LSC, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院、自然科学研究院和MOE-LSC）；Fujian Provincial Key Laboratory for Soft Functional Materials Research, Research Institute for Biomimetics and Soft Matter, Department of Physics, Xiamen University（厦门大学物理系仿生与软物质研究院福建省软功能材料研究重点实验室）；Universal Biology Institute, Graduate School of Science, The University of Tokyo（东京大学理学研究科全球生物学研究所）
研究通过将运动细菌悬浮于相分离水滴内，利用细菌湍流驱动界面，改变细菌密度控制活性应力，揭示其对液滴形态和动力学的影响，为内部驱动相分离流体物理提供新见解。
2026-07-07 cond-mat.soft
Pattern formation of phase-separated lipid domains in bilayer membranes
针对GUVs脂质相分离图案与现有理论不符的问题，提出结合膜弹性形变和脂质相分离（由优选双层曲率耦合）的理论，结合解析数值方法解释实验，给出可验证预测，为生物膜空间图案化机制研究提供新方向。
2023-09-10 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dynamic swarms regulate the morphology and distribution of soft membrane domains
本文研究肌动蛋白集群流驱动下脂质膜畴的动态形变与分布，结合实验与Toner-Tu相场模型，揭示畴在混沌流中加速弛豫约23倍的机制。
2024-06-11 cond-mat.soft
Gradient-driven diffusion and pattern formation in crowded mixtures
拥挤的，多组分混合物中的粘性驱动扩散是一个非常感兴趣的话题，因为它在生物过程中的作用，如在细胞膜中的运输。在部分相分离的解决方案中，梯度驱动的扩散影响微观结构，这反过来又影响扩散率;一个关键问题是这种复杂的耦合如何控制传输和斑图形成。为了研究这些机制，我们研究了一个二维的多组分格子气模型，其中“示踪剂”分子扩散之间的源和汇分离的解决方案的粘性“拥挤”的分子，集群形成动态演变的障碍。在高温极限下，拥挤剂和示踪剂是可混溶的，并且可以通过分析预测运输。在中等温度下，拥挤相分离成向示踪剂汇漂移的簇。其结果是，稳态示踪剂的扩散系数依赖于非单调的温度和拥挤的密度，我们观察到各种复杂的微观结构。在低温极限，拥挤迅速聚集，形成动力学逮捕的障碍，如果拥挤的密度是渗流阈值附近，所产生的示踪剂扩散率显示标度行为与随机电阻网络模型相同的标度指数。虽然高度理想化，这个简单的模型揭示了基本机制，耦合梯度驱动的扩散，相分离，和微观结构的演变拥挤的解决方案。
2016-10-20 cond-mat.soft
The Influence of Morphology on the Charge Transport in Two-Phase Disordered Organic Systems
在这项工作中，我们使用一个三维泡利主方程来研究的载流子迁移率的两相系统，它可以模拟施主-受主和非晶-晶体体异质结。我们的方法可以分为两个部分：形态生成和生成的混合物中的电荷传输建模。形态学部分是基于二元混合物（供体/受体）的蒙特卡罗模拟。第二部分是通过数值求解稳态泡利主方程进行的。通过考虑每个相的能量无序，它们的能量偏移和畴形态，我们表明，与单相系统相比，载流子迁移率可以有显着不同的行为。当能量偏移为非零时，我们发现迁移率电场依赖性在与能量偏移成比例的阈值场处从负变为正。此外，还研究了形态通过畴尺寸和界面粗糙度参数对输运的影响。
2015-01-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Phase separation and self-assembly in vitrimers: hierarchical morphology of molten and semi-crystalline polyethylene/dioxaborolane maleimide systems
玻璃聚合物-一类共价交联且不溶的聚合物网络，如热固性材料，但在加热时流动，如热塑性塑料-含有动态连接和/或交联，其经历缔合交换反应。这些动态交联使得玻璃体聚合物具有有趣的机械/流变行为、自修复、粘合和形状记忆特性。我们表明，玻璃体可以自组装成复杂的介观和纳米结构时，交联和骨干单体强烈相互作用。以聚乙烯（PE）为骨架，二氧硼杂环戊烷马来酰亚胺为交联部分的玻璃聚合物在熔融和半结晶状态下进行了研究。我们观察到，PE vitromers宏观相分离成二氧硼杂环戊烷马来酰亚胺丰富和贫穷的地区，并通过光学透射测量表征相分离的程度。这种相分离可以解释PE玻璃化聚合物的相对低的不溶性部分和总体堆积。使用同步辐射源小角X射线散射（SAXS），我们发现PE玻璃化物和它们的线性前体微相分离成分级纳米结构。拟合的SAXS图案的散射模型强烈表明，纳米结构-坚持在熔融和无定形部分的半结晶状态-可以被描述为二氧杂硼杂环戊烷马来酰亚胺丰富的聚集体包装在质量分形排列。分级介观和纳米结构的这些发现指出，网络组件和所产生的自组装之间的不相容性的影响，必须考虑理解的行为和合理设计的vitrimer材料。
2018-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Morphology, Polarization Patterns, Compression, and Entropy Production in Phase-Separating Active Dumbbell Systems
本研究通过数值模拟极性活性哑铃系统，揭示相互作用强度与缺陷-压缩作用对相分离团簇演化的影响，并提出从热力学熵分布区分拓扑缺陷的新途径，关联了粒子与连续场活性物质模型。
2025-10-28 cond-mat.soft
Survey of Morphologies Formed in the Wake of an Enslaved Phase-Separation Front in Two Dimensions
相分离前沿将在其尾流中留下明显不同于均匀相分离形态的相分离形态。对于一个纯扩散系统，这样一个以恒定速度移动的锋面将产生非常规则的非平衡结构。我们在这里提出了一个使用格子玻尔兹曼方法的这些方面的数值研究。在二维中，这些结构是规则的条纹或液滴阵列。通常，所选形态的种类和取向以及畴的大小取决于前沿的速度以及被相分离前沿超越的材料的组成。我们提出了一个调查的形态作为这两个参数的函数。我们表明，由此产生的形态是初始条件依赖。然后，我们研究哪些潜在的形态是最稳定的。对称成分的解析分析预测了从正交条纹到平行条纹的转变点。
2011-12-01 cond-mat.soft
Hydrodynamic coarsening in phase-separated silicate melts
利用同步辐射断层扫描技术，研究了钡硼硅酸盐熔体在分相过程中的粗化动力学。通过图像处理确定两个相互连接的相的3-D几何形状。我们观察到一个线性增长的域的大小随时间的推移，在不一致的亚线性扩散增长通常观察到的相分离玻璃或合金。这种线性粗化归因于双连续相内部的粘性流动，并且定量测量表明，增长速率很好地解释了表面张力与粘度的比率。的域的几何形状被证明是在不同的时间统计上相似，提供的微观结构是重新缩放的平均域的大小。对具有液滴形态的熔体的补充实验表明，在我们的实验中测量的大范围的域尺寸（1 - 80微米）中，粘性流动胜过扩散。
2015-02-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamically asymmetric and bicontinuous morphologies in active emulsions
数值研究了极性活性凝胶浸入各向同性被动流体中的混合物的形态。采用格子玻尔兹曼方法求解纳维-斯托克斯方程，并结合有限差分法对有源组分浓度和极化的动力学方程进行积分。通过改变混合物相的相对量，可以观察到不同的结构。在收缩的情况下，在中等值的活动，细长的结构形成时，活性成分是不太丰富，而动态乳液的被动液滴在活性基质中获得对称的组合物。当活性组分具有伸展性时，非对称混合物和对称混合物分别出现了星状旋转液滴和相分离图案。在整体形态的空间维度的相关性显示通过研究系统在三维的情况下，可扩展的不对称混合物，其中互连的管状结构跨越整个系统。
2019-09-05 cond-mat.soft
Phase-separation transitions in asymmetric lipid bilayers
使用由脂质混合物制成的微米级脂质双层囊泡，研究了与脂质组合物的不对称性相关的相分离的形态学转变。完整的宏观相分离形态经历了一个过渡到微观相分离的形态通过一个lorate形态作为一个亚稳态。该转变导致通过重复的畴断裂事件出现单分散纳米尺寸的畴。此外，我们还利用描述相分离的含时Ginzburg-Landau模型和弯曲弹性膜对相变进行了数值验证，通过固定一个自由参数，这与实验结果定量一致.我们的研究结果表明，由于不对称的组合物的局部自发曲率起着至关重要的作用，在热力学稳定的微相分离的脂质双层。
2015-04-13 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Predicting the morphology of multiphase biomolecular condensates from protein interaction networks
本研究利用蛋白质/RNA相互作用网络模型，证明共享蛋白质物种可作为可调表面活性剂调节多相生物分子凝聚物的界面特性，并通过蒙特卡罗模拟和密度泛函理论预测了其润湿转变与形态变化机制。
2024-03-29 cond-mat.soft physics.bio-ph
Role of the interplay between spinodal decomposition and crystal growth in the morphological evolution of crystalline bulk heterojunctions
有机太阳能电池的稳定性受到光活性层的形态的强烈影响，其分离的结晶和/或非晶相在生产过程中远离其热力学平衡而动力学淬灭。这些结构在细胞寿命期间的演变仍然知之甚少。在本文中，相场模拟框架，提出了处理液-液分层和多晶生长在同一时间，以研究晶体不混溶二元系统的演变。我们发现，最初，核触发的调幅分解，而生长的晶体淬火相粗化的非晶混合物。相反，分离的液相引导晶体沿着高浓度区域生长。它也表明，随着较高的结晶速率，在最终的形态，单晶更结构化，并形成每个材料的结晶路径具有较小的横向尺寸。
2020-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Disentangling kinetics from thermodynamics in heterogeneous colloidal systems
成核和生长（N&G）--在初始均质相中出现新相--是发生气-液、液-液和固-液相分离的最重要的物理现象之一。因此，热力学设定了系统必须向其演化的渐近边界，而动力学试图通过施加实现相分离的传输速率来应对它。在自然界中观察到的所有非均相胶体系统中，组成、形状、结构和最终的物理性质是热力学和动力学之间的权衡结果。在这项工作中，我们证明，通过仔细选择胶体系统和控制微流体装置中的相分离，有可能超越N&G，在最终系统的组成，结构和物理性质中从热力学中解开动力学效应。使用淀粉样蛋白原纤维和纤维素纤维丝状胶体，其中定义相图中的两相区域的双节点曲线由两条单独的垂直线给出，我们挤出设置在一个热力学分支内的另一个分支的解决方案，实现了由热力学设置的组成的微滴或微滴，而结构和形态由动态流动参数定义。我们证明，从N&G范式出发揭示了新的物理现象，如数量级更短的时间尺度，更广泛的相图和内部结构，通过传统的LLPS是不可观察的。我们还表明，通过在胶体液晶液滴内共分散等离子体金纳米粒子，我们的方法能够按需制造多组分异质液晶，提高其潜力，并在多组分结构流体中引入原始的基本原理和技术方向。
2022-03-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Activity-driven emulsification of phase-separating binary mixtures
该研究揭示了活性粒子通过施加活性压力阻止粗化，从而在相分离二元混合物中稳定可控尺寸的乳液形态，并展示了活性驱动系统远离平衡态及丰富共组装行为的能力。
2023-10-22 cond-mat.soft
A Transient-Network Model of Condensate Aging and Morphology Transition in Phase Separation
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海得拉巴分校）
本研究开发耦合相分离、分子切换与动态交联的瞬态网络模型及连续介质框架，揭示了分子构象切换与动态交联调控凝聚物老化及形态转变的力学机制。
2026-11-05 cond-mat.soft physics.bio-ph
Active surface flows accelerate the coarsening of lipid membrane domains
研究马达驱动 actin filaments 产生的活性表面流对脂质膜域粗化的影响，发现其使生长指数提升2倍至 $\sim t^{2/3}$，并基于 Smoluchowski 和相场模型提出理论预测，证明活性物质力可控制膜域生长与形态。
2023-07-30 cond-mat.soft
Liquid-Liquid Phase Separation in a Minimal Explicit-Solvent Lattice Model Mimicking Protein Solutions
Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Tirupati（印度科学教育研究所特里帕蒂分校）
采用含淬火无序的显式溶剂最小统计力学模型，研究蛋白质-溶剂和蛋白质-拥挤剂相互作用如何影响凝聚体的相行为与形态。
2026-05-25 cond-mat.soft
Phase Behavior of Unilamellar Hybrid Lipid-Diblock Copolymer Membranes
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
提出一个物理框架，结合化学不混溶性、疏水厚度不匹配和几何约束，预测杂化膜的形态，并通过粗粒化分子动力学验证，统一了实验和模拟观察。
2026-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Solid-Liquid Composites for Soft Multifunctional Materials
具有液体成分的软材料是材料设计中的新兴范例。将液相（例如水、液态金属或复杂流体）掺入固体材料中赋予独特的性质和特征，这些性质和特征由于液体和固体的显著不同的性质而显现。特别是近年来，这导致了一系列具有新功能响应的新型材料的开发和研究，其应用领域包括软电子学，软机器人，3D打印，湿颗粒系统甚至细胞生物学。在这里，我们提供了一个固体-液体复合材料，广义上定义为至少有一个，相分离的液体成分的材料系统的审查，并讨论其形态和制造方法，其新兴的机械性能和功能响应，以及广泛的应用范围。
2021-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
How to Reduce Charge Recombination in Organic Solar Cells: There Are Still Lessons to Learn from P3HT:PCBM
抑制电荷复合是有机太阳能电池成为商业现实的关键。然而，仍然没有结论性的图片复合损失是如何影响的复杂的纳米形态。在这里，通过重新审视P3HT：PCBM共混物提供了新的见解，该共混物仍然是减少重组的最佳表现者之一。通过改变退火过程中的小细节，制备了两种模型形态，其在相分离、分子有序性和相纯度方面不同，如电子断层扫描和光学光谱所揭示的。这两个系统的行为非常相似，相对于电荷的产生和运输，但在双分子复合显着不同。只有含有高结晶质量和纯度的P3HT聚集体的系统被发现实现异常低的重组率。高质量的聚集体支持电荷离域，这有助于在遇到自由载流子时形成的界面电荷转移态的再解离。对于具有优化形态的器件，发现了异常长的空穴扩散长度，这使得它们即使在300 nm的厚结中也可以作为肖克利型太阳能电池工作。相反，遇到率和相分离域的大小似乎不那么重要。
2021-04-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
A Brownian dynamics study of liquid-liquid phase separation in multi-scale chromatin networks
Sorbonne Université（索邦大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）
研究通过布朗运动模拟探讨染色质纤维环境对相分离凝聚体形态和空间组织的影响，揭示多尺度结构异质性如何调控生物分子凝聚体的形成与组织。
2026-05-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Bicontinuity in active phase separation
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Emory University（埃默里大学）
本研究通过数值模拟和实验揭示了活性相分离中双连续结构的形成机制，发现活性应力抑制传统相分离的粗化，生成稳定的可重构形态。
2026-02-12 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Two-dimensional Cahn-Hilliard simulations for coarsening kinetics of spinodal decomposition in binary mixtures
由于相分离混合物中的亚稳分解而导致的微观结构的演变对最终材料性质具有强烈的影响。在粗化后期，系统以单一特征长度尺度$L\sim C t^α$的增长为特征。为了理解结构-性质关系，必须了解粗化指数$α$和粗化速率常数$C$。由于现有的文献并不完全一致，我们进行相场模拟的基础上的Cahn-Hilliard方程。我们限制自己的二元混合物使用对称的Flory-Huggins自由能和一个恒定的流动性项，并表明，粗化的非临界混合物是慢于预期的$t^{1/3}$增长。相反，我们发现$α$依赖于混合物的组成，因此从形态。最后，我们提出了一个模型来描述完整的粗化动力学，包括速率常数$C$。
2021-07-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
