Undulatory swimming in viscoelastic fluids under confinement
该研究以秀丽隐杆线虫为模型，实验探究受限条件下粘弹性流体中的波动式游动行为，结合弹性细丝理论揭示了受限强度与魏森贝格数对应力响应及游动速度的调控机制。
2023-11-08 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Confinement controlled bend instability of three-dimensional active fluids
长波长形变的自发增长是具有取向有序的活性流体的一个定义特征。本文研究了双轴矩形约束对初始剪切取向的三维各向同性活性流体不稳定性的影响，该流体由可伸展微管束和驱动蛋白分子马达组成。在约束下，这种流体表现出有限波长自放大弯曲变形，其在与最强约束方向正交的平面中生长。不稳定波长和增长率都随着约束的减弱而增大。这些发现与最小流体动力学模型一致，该模型预测增长最快的变形是由主动驱动和弹性松弛的平衡所确定的。在高度限制制度的实验证实，不稳定波长设置的主动和弹性应力，这是独立控制的电机和非能动交联剂的浓度的平衡。
2020-07-06 cond-mat.soft
Thermodynamics predicts how confinement modifies hard-sphere dynamics
我们研究如何限制平衡硬球流体限制性的一维和二维通道与光滑的相互作用的墙壁修改其结构，动力学和熵，使用分子动力学和过渡矩阵蒙特卡罗模拟。虽然禁闭强烈影响局部结构，自扩散率，过剩熵，和平均流体密度之间的关系，一个很好的近似，独立的通道宽度或颗粒壁相互作用。因此，热力学可以用来预测约束如何影响动力学。
2005-12-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Two-fluid model for locomotion under self-confinement
幽门螺杆菌通过侵入保护上皮细胞的粘液层引起人类胃溃疡。它通过化学改变粘液的流变特性从高粘度凝胶到低粘度溶液，在其中它可以自我推进。我们开发了一个双流体模型下自生约束的游泳过程。我们精确地解决了位于两个牛顿流体的球对称系统中的球形游泳者的流动和运动速度，该系统的边界随游泳者移动。我们还分别讨论了不动外部流体的特殊情况。在所有的情况下，我们都考虑了流场，它们的空间衰减，以及粘度比和限制程度对模型游泳者运动速度的影响。流动的空间衰减保持与单一流体中的运动相同的幂律衰减，但幅度减小。独立的假设选择来解释限制对游泳者施加的驱动的影响，其运动速度总是随着限制程度的增加而减小。我们的建模结果表明，一个低粘度区域的至少六倍的有效游泳者的大小需要导致游泳的速度类似于运动在一个无限的流体，对应于一个区域的大小以上$\approx 25~μ$ m的幽门螺杆菌。
2017-09-05 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
On force balance in Brinkman fluids under confinement
本文研究了受限Brinkman流体中点力的平衡问题，利用Lorentz互易定理确定不同几何形状下多孔介质、壁面及开放边界的力分布，并通过解析解验证，为胞质环流和中心体定位等细胞过程提供理论见解。
2025-02-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Oscillatory collective motion in viscoelastic and elastic active fluids and solids under circular confinement
本文证明圆形约束下活性生物膜中发现的振荡旋转与平移集体运动模式具有普适性，可广泛存在于粘弹性流体和固体中，弹性固体仅为极限情形。
2025-02-10 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Effects of confinement on the dynamics and correlation scales in active fluids
我们研究了固体边界对活性流体的动力学和结构的影响，作为容器的高度，$z$，变化。随着尺寸的变化，几何形状系统地增加，因此，约束（$z$）从"强约束"过渡到"中等约束"和"弱约束"（接近"无约束"）。在水平维度（$x,y$）中，系统保持"无约束"。通过跟踪示踪剂分散在活性流体中的三维，我们观察到的活动水平，其特征在于流动示踪剂的速度波动，随着系统尺寸的增加而增加。与此同时，流速-流速时间相关性从弱相关性变为强正相关性，表明活动流具有“记忆性”。我们通过对速度-速度空间关联函数进行积分来估计流动结构的特征尺寸。积分随着约束变弱而增加，并且随着系统变得"无约束"而在大约400微米处饱和。这种饱和度表明了内在的长度尺度，以及小尺度的各向同性，证明了这种驱动蛋白驱动的成束微管系统的多尺度性质。
2021-03-10 cond-mat.soft
Confinement geometry governs the impact of external shear stress on active stress-driven flows in microtubule-kinesin active fluids
本研究揭示受限几何形状会调控活性流体对外加剪切应力的响应，板状结构引发全局应力竞争与流动主导权转变，环状结构诱导局部自组织重构，为结合几何设计与外场调控活性流体行为提供了新途径。
2025-08-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Route to turbulence via oscillatory states in polar active fluid under confinement
本研究在受限极性活性流体中发现了通过振荡态到达活性湍流的新路径，开发了适用于任意边界形状的GPU计算方案，揭示了圆形受限下的多阶段转变及哑铃形边界中转变点的独特几何依赖性。
2023-04-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CD
Surface Phase Transition in Anomalous Fluid in Nanoconfinement
我们通过分子动力学模拟探索了刚性和柔性纳米孔内的反常流体的化学行为。流体由两个长度尺度势来模拟。在散装这一系统表现出密度和扩散的异常行为在液态水中观察到的。我们发现，刚性和柔性纳米孔内的异常流体形成层。随着纳米孔体积的减小，刚性表面表现出与层数变化相关的三个连续的一阶相变。这些相变对于柔性约束是不存在的。我们的研究结果表明，约束的性质是相关的约束液体的性质，这表明，在碳纳米管中的限制应该是完全不同的生物通道中的限制。
2014-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microphase morphology in two dimensional fluids under lateral confinement
我们研究了两个平行的墙壁之间的限制在一个二维流体的竞争相互作用，导致在热力学平衡（微相或微分离）的颗粒微域的形成的影响。探讨了在不同的约束条件和温度下，诱导微畴形态结构变化的可能性。在中性壁的存在下，随着温度的降低，从颗粒条纹到圆形团簇（液滴）的转变发生，这不会发生在批量中。虽然随着密度的增加，从液滴到条纹的通道是众所周知的现象，但是作为温度效应的条纹变成液滴是相当出乎意料的。取决于壁分离和壁-流体相互作用参数，条纹可以从平行于壁切换到垂直于壁，并且混合形态也可以是稳定的。
2007-09-13 cond-mat.soft
Effects of collective patterns, confinement, and fluid flow on active particle transport
研究活性粒子在二维受限晶格中的自组织行为，发现边界受限和外部 Poiseuille 流体流动通过影响集体模式转变，显著调控粒子输运和通量。
2024-09-03 cond-mat.soft
Confinement-mediated phase behavior of hydrocarbon fluids: Insights from Monte Carlo simulations
多孔介质中烃类流体的相行为与体相环境中的相行为有很大的差异，这是由于多孔介质中存在小于10 nm的孔隙所致。虽然实验和模拟已经测量了天然和合成纳米孔中限制的烃的气泡/露点和吸附等温线，但通过表面润湿性和化学调节的流体-孔相互作用的强度方面的限制效应已经得到了无休止的讨论。更重要的是，禁闭引起的现象的基本物理学仍然模糊不清。在这项工作中，我们研究了正己烷的相行为和毛细凝聚，以了解在分子水平上的限制的影响。为了系统地研究孔效应，我们构建了两种类型的壁约束;一种是由斯蒂尔势描述的无结构的虚拟壁，另一种是表面经羟基改性的全原子无定形二氧化硅结构。我们的数值计算结果表明，流体孔隙相互作用，孔隙尺寸和孔隙形态的影响，在介导的压力-体积-温度（PVT）的烃类性质的重要性。这项工作最显着的发现是，从范德华型吸附等温回路预测的饱和压力可以相对于体相升高或抑制，如图形摘要所示。由于表面能（即，流体-孔隙相互作用）降低，等温蒸气压增加，表明流体更倾向于以蒸气状态存在。流体-孔隙相互作用的充分减少甚至可以将蒸气压升高到本体流体的蒸气压以上。
2020-03-06 cond-mat.soft physics.comp-ph
Confinement-Induced Optimization of Fluctuation-Induced Forces in Active Fluids
Saarland University（萨尔兰大学）；Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)（伊朗基础科学研究院）
该研究通过朗之万动力学模拟发现，活性流体中涨落诱导力随侵入体间距呈非单调依赖，最佳间隙处力最大，源于粒子输运与拥挤的受限平衡，确定受限几何为关键控制参数。
2026-08-04 cond-mat.soft
Shear flow pumping in open microfluidic systems
我们提出通过覆盖流体层中的剪切来驱动开放微流体系统，例如，油覆盖充满水的化学通道。与其他泵送方式相比，其优点是更简单的强制和防止挥发性组分的蒸发。我们计算出预期的吞吐量为直通道，并表明，设备可以建立与现成的技术。分子动力学模拟表明，这个概念是可扩展到纳米尺度。
2006-10-26 cond-mat.soft
Weighted density Lattice Boltzmann approach to fluids under confinement
为了改进对输运系数的描述，重新考虑了最近为研究强非均匀流体而引入的类Enskog动力学方法。该方法是基于流体动力学和非流体动力学部分之间的相互作用的分离。后者是在一个简单的松弛近似处理。我们表明，通过考虑非流体动力学部分通过加权密度近似，我们得到了更好的预测的输运系数。由于动力学方程的简单性，我们能够通过格子玻尔兹曼方法数值求解存在非均匀性（例如限制表面）时的相空间分布。分析估计这些修正的重要性，在散装条件下的传输系数。本文研究了硬球流体在两平行光滑壁面间的Poillille流动，确定了它们的孔平均性质。
2013-04-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Single-particle and collective slow dynamics of colloids in porous confinement
利用分子动力学模拟研究了无序多孔介质中硬球流体的慢动力学行为。不连续和连续玻璃化转变的存在，以及单粒子和集体动力学之间的复杂的相互作用，以及捕获最近扩展的模式耦合理论的多孔介质中的流体。通过引入流体和基质颗粒之间的尺寸差异以及相互作用中的柔软度，研究了模式耦合理论预测胶体相关模型的普遍性程度。
2009-09-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effects of confinement between attractive and repulsive walls on the thermodynamics of an anomalous fluid
本文用分子动力学模拟研究了一种受限于狭缝孔中的反常流体的热力学性质。我们发现，封闭流体的均匀部分的相图移动到更高的温度，密度和压力相对于散装，但它可以重新标度的散装情况下。我们计算了一个温和的增加流动性的均匀封闭的流体，我们解释为分层的结果，由于限制和集体模式，由于远程相关性。我们发现，在散装，封闭流体的结构，扩散和密度异常，该命令在水一样的层次结构，和液-液临界点（LLCP）。整体异常区域移动到更高的温度、密度和压力，并且LLCP与体相比较移位到更高的温度。受实验的启发，我们还计算了相图，不仅限于均匀的部分，但对于整个流体在孔隙中，并表明它是转向更高的压力，但保留了热力学，包括LLCP。由于我们的模型具有类似水的性质，我们认为，在实验中，过冷水被限制在狭缝孔中，如果亲水，宽度> 3 nm，如果疏水，宽度> 1.5 nm，LLCP的存在可能比在散装中更容易测试，在散装中它是不可直接访问的。
2016-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A lattice Boltzmann study of particle settling in a fluctuating multicomponent fluid under confinement
我们提出了介尺度数值模拟的基础上耦合的波动格子玻尔兹曼方法（FLBM）的多组分系统与润湿有限尺寸颗粒模型。这种新的耦合方法被用来研究在一个固定的正方形截面的受限通道中的恒定体积力驱动的球形颗粒的运动。在热波动的作用下，通道充满两种液体的混合物。在没有波动的情况下经过一些验证步骤后，我们研究了在改变热能、施加的力、颗粒尺寸和颗粒润湿性时颗粒速度的波动。相对于平均沉降速度的波动的重要性进行定量评估，特别是在比较无约束的情况下。结果表明，约束的预期效果是非常好的捕获的数值模拟，其中的约束强烈地提高了速度波动的重要性，这可以是一个数量级大于预期的无约束域。所观察到的结果强调了所提出的方法的多功能性，在突出的约束的存在下的热波动的粒子的运动的影响。
2022-12-02 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Shape, confinement and inertia effects on the dynamics of a driven spheroid in a viscous fluid
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）；EPCC, The University of Edinburgh（爱丁堡大学 EPCC）；University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学）
研究了在粘性流体中约束的spheroid动力学，发现粒子长宽比、约束强度和流体惯性影响其运动，非约束情况下，特定长宽比的椭球体具有最大平移速度，约束下最优长宽比转向扁平形状，流体惯性打破闭合轨迹，产生新的稳定点。
2026-03-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shapes and dynamic regimes of a polar active fluid droplet under confinement
本研究探究受限条件下含收缩极性流体的活性液滴的行为，发现其形状和动态模式由收缩应力、液滴弹性与通道宽度共同调控，证实几何受限可用于控制活性液滴推进方向。
2023-05-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Anisotropic de Gennes narrowing in confined fluids
通过结合高能（21 keV）X射线光子相关谱和填充胶体的微流体通道的小角度X射线散射，研究了空间约束下稠密流体的集体扩散.我们发现，在禁闭的结构弛豫是缓慢的散装相比。集体动力学依赖于波矢量，类似于通常在体相流体中观察到的de Gennes窄化。然而，在形成鲜明对比的散装，结构因子和de Gennes狭窄的限制是各向异性的。这些实验观察是必不可少的，以发展一个微观的理论描述的集体扩散的致密流体在有限的几何形状。
2016-03-10 cond-mat.soft
Localization dynamics of fluids in random confinement
利用胶体模型实验和分子动力学模拟研究了二维流体在障碍物随机矩阵中的动力学行为。通过改变实验中的流体和基质面积分数，我们发现在小基质面积分数和本地化运动的示踪剂在高基质面积分数的离域示踪剂粒子动力学。在离域区域中，动态是subdiffusive在中间的时间，和扩散在很长的时间，而在本地化的制度，捕获在有限的口袋中的矩阵观察。这些观测结果与限制在弱关联矩阵中的理想气体的模拟结果一致。我们的研究结果表明，具有软相互作用的洛伦兹气体系统表现出平滑的临界动力学，因此一个圆形的离域到本地化的过渡。
2013-09-26 cond-mat.soft
Microchannel flow of a shear-banding fluid: enhanced confinement effect and interfacial instability
利用微粒子成像速度技术，首次解析了直微通道中蠕虫状剪切带流动的三维结构。该研究揭示了两种效应，这应该是通用的剪切带流：第一个是一个强大的放大的约束引起的边缘的通道，第二个是剪切带之间的界面的不稳定性。详细的定量比较，我们的实验测量与扩散的Johnson Segalman模型的理论研究导致极好的协议。我们的研究澄清了剪切带流动不稳定性的性质，并表明，尽管具有挑战性的复杂性的情况和不确定性，关于他们的分子结构，剪切带流动在受限的几何形状是服从定量建模，一个功能，打开途径，以他们的实际应用。
2009-09-07 cond-mat.soft
Confinement-induced motion of ciliates
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）
研究纤毛虫运动，通过引入粗粒化为正弦表面滑移速度的后行波，利用润滑理论简化问题至Adler方程，揭示其振荡和弹道式游动机制及在波纹通道中可反向游动的现象。
2026-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Confinement-induced alternating interactions between inclusions in an active fluid
在悬浮在较小颗粒的热化浴中的胶体夹杂物系统中，浴在夹杂物之间产生吸引力，主要来自熵源，称为耗尽力。在活性浴颗粒的情况下，浴介导的力的性质从吸引力急剧变化为排斥力，因为颗粒活性的强度增加。我们研究这种浴介导的有效相互作用的胶体包裹体在浴的自推进布朗粒子，被限制在一个狭窄的平面通道。发现受限对胶体颗粒之间的相互作用有很强的影响，然而，这主要取决于通道内的胶体取向。约束对胶体圆盘相互作用的影响是由活性粒子在表面边界上的分层控制的。这可以作为竞争因素出现，涉及通道壁和胶体内含物在其自身附近积聚活性颗粒的倾向。
2019-12-23 cond-mat.soft
Two-dimensional Vesicle dynamics under shear flow: effect of confinement
采用二维格子Boltzmann方法研究了两平行平板间剪切流作用下单个囊泡的动力学行为。我们首先介绍了我们如何适应的格子玻尔兹曼方法模拟囊泡动力学，使用的方法从浸没边界法。在欧拉规则固定网格上计算流体流动，而囊泡膜的位置由拉格朗日移动网格跟踪。作为基准测试，已知的囊泡平衡形状在静止的流体中被发现和简单剪切流动下的囊泡的动力学行为被再现。此外，我们专注于调查的动态约束的效果，到目前为止，很少有人关注的问题。特别是，我们研究了如何在坦克踩踏制度的囊泡稳定的倾角取决于禁闭的程度。分析了约束对复合流体有效粘度的影响。在一个给定的减少体积（溶胀度）的囊泡，我们发现，无论是倾斜角，和膜坦克踩踏速度随限制的增加而减少。在足够大的约束度下，坦克踩踏速度表现出非单调的依赖于约化体积和有效粘度表现出非线性行为。
2011-05-31 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Available states and available space: Static properties that predict dynamics of confined fluids
虽然密度泛函理论提供了可靠的预测的静态性质的简单流体约束下，一个理论的比较准确的输运系数尚未出现。尽管如此，有证据表明，如何限制修改静态行为的知识可以帮助预测动态。具体而言，分子模拟研究表明，过量熵和自扩散率之间的关系的体积平衡流体的变化只有温和的流体时，等温约束，表明前者的知识可能允许半定量预测后者。其他静态测量，如表征自由或可用体积的测量，是否也与受限流体的单粒子动力学密切相关？在这里，我们研究这个问题的单组分硬球流体和硬球混合物。具体来说，我们使用分子模拟和基本测量理论来研究这些系统在近似$10^3$平衡态点。我们研究了三种不同的限制几何形状（狭缝孔，方形通道，圆柱形孔）和填充分数和颗粒边界相互作用的影响。虽然密度不能预测一些关键的定性趋势的动态约束流体，我们发现，一个新的广义措施的可用体积的非均匀流体强烈相关的自扩散系数在这些系统中的一个广泛的参数空间，大约独立的程度的限制。一个重要的后果，我们在这里证明，是密度泛函理论预测的静态属性可以一起使用的知识，散装流体的行为，以估计在平衡条件下的有限流体的扩散系数。
2009-01-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase Diagram and Criticality of the Modified Primitive Electrolyte Model in Bulk and in Inert and Conducting Confinement
Stuttgart Center for Simulation Science (SC SimTech), University of Stuttgart（斯图加特大学）；Institute for Computational Physics, University of Stuttgart（斯图加特大学计算物理研究所）；Institute for Physics of Functional Materials, Hamburg University of Technology（汉堡工业大学功能材料物理研究所）
研究了导电约束中修改的原始电解质模型的本征体和临界性，揭示了约束对临界点的影响及导电边界对化学势的作用。
2025-12-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structural properties of hard-disk fluids under single-file confinement
本研究通过将受限单文件硬圆盘流体精确映射为一维非加和硬棒混合物，解析推导其结构与热力学性质，结果与模拟高度吻合，并揭示了高压缺陷消失的标度行为与长程结构特征。
2023-07-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Equation of state of hard-disk fluids under single-file confinement
本文利用精确传递矩阵解研究单列硬盘流体的状态方程，给出低压维里系数和高压渐近行为，并提出两种简单近似，与精确解和模拟结果进行系统比较。
2023-04-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Flexoelectric fluid membrane vesicles in spherical confinement
对球形限制性弯电流体膜囊泡在外加均匀电场中的形态进行了数值研究。由于限制引起的变形，膜变得极化，导致与外部场的相互作用。在没有电场的情况下，囊泡的平衡形状可以在几何相图中分类为缩放面积和缩减体积的函数[1，2]。当膜的面积仅略大于限制球的面积时，出现单个轴对称内陷。非零电场诱导受限囊泡的额外伸长，其取决于电场参数的符号是垂直的或平行的。表面积或电场参数的较高值可降低系统的对称性，导致更复杂的折叠。我们提出了由此产生的形状，并表明，过渡线转移的存在下，一个电场。所获得的折叠模式可能是生物物理和技术应用的兴趣。
2020-06-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Theory of rheology in confinement
流体的粘度通常根据动力学机制来理解，即，粒子碰撞，或通过例如施加剪切时的结构变形而施加的热力学碰撞。通常前者不太相关，（阻尼）布朗粒子被认为是良好的流体模型系统。我们制定了一个通用的理论方法，流变学在禁闭，多粒子扩散方程的基础上，通过经典的密度泛函理论评估。我们讨论了两个平行壁作相对运动时的粘性随壁距的变化。
2015-09-27 cond-mat.soft
Pumping and mixing in active pores
我们表明，无论是数值和分析，化学图案化的活性孔可以作为流体的微/纳米泵，即使它是前后对称的。这是可能的，因为当对流而不是扩散是溶质输运的主要机制时，会发生自发对称性破缺。我们进一步证明，泵送和调整的流速，几何和化学不均匀性的组合是必需的。对于某些参数值，流动是不稳定的，并出现具有可调频率的持续振荡。最后，我们发现，流动可能会失去其轴对称性，从而促进混合在低雷诺数制度。
2022-10-25 cond-mat.soft
Diffusion Enhancement in Core-softened fluid confined in nanotubes
我们研究了约束效应对核软化流体动力学行为的影响。流体被建模为两个长度尺度的潜力。这种潜在的散装复制的异常行为中观察到的密度和扩散的液态水。利用$NpT$分子动力学模拟对这两种长度尺度的纳米管中的流体进行了模拟。我们得到的扩散系数随着纳米管半径的增加，如预期的正常流体的宽通道。然而，对于窄通道，限制显示出增强的扩散系数时，纳米管半径减小。这种行为，观察到的水，解释的框架中的两个长度尺度的潜力。
2012-08-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
An exact formalism to study the thermodynamic properties of hard-sphere systems under spherical confinement
本文提出了一种改进的巨正则系综，它为研究受限少体类流体非均匀系统提供了一种新的简单有效的方案。新的形式主义实施调查的硬球（HS）流体类系统的精确热力学性质，最多三个粒子被限制在一个球形空腔。此外，该系统的配分函数被用来分析的多HS系统的表面热力学性质，并推导出精确的曲率依赖的表面张力和吸附的密度的幂。得到了多- HS体系在固定硬球外的表面张力和吸附量的表达式。我们用这些结果来推导流体衬底托尔曼长度的依赖性，以一阶密度。
2014-09-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic interactions induce anomalous diffusion under partial confinement
在部分约束下，胶体颗粒的运动被限制在一个平面上，但它们的动力学受到流体动力学相互作用的影响，流体动力学相互作用是由包埋流体的无约束三维流动介导的。我们证明，这种维数失配引起的特征发散的二维集体扩散系数的胶体单层。这一结果，独立于特定的单分子层中的颗粒间的力，是完全由于运动学约束的胶体颗粒，它是不同于已知的发散的纯二维流体中的传输系数。
2013-05-16 cond-mat.soft
Rheology of bacterial suspensions under confinement
作为活性流体的典型模型，细菌悬浮液显示出与其对应的胶体悬浮液截然不同的有趣的流变响应。尽管大量细菌悬浮液的流动已经被广泛研究，但限制下的细菌悬浮液的流变学尚未被实验探索。在这里，使用微流控粘度计，我们系统地测量稀E的流变性。大肠杆菌悬浮液在不同程度的限制。我们的研究揭示了一个强大的限制效应：细菌悬浮液的粘度大幅下降时，限制规模是可比的或小于细菌的运行长度。此外，我们还研究了剪切流中细菌悬浮液的微观动力学，包括速度分布，细菌密度分布和单个细菌的动力学。这些测量使我们能够构建一个简单的启发式模型的基础上的边界层的上游游泳的细菌附近的限制壁，定性地解释了我们的实验观察。我们的研究揭示了集体细菌运动的边界层对受限细菌悬浮液流动的影响。我们的研究结果提供了一个基准测试不同的流变学模型的活性流体，是有用的了解有限的几何形状中的微生物的运输。
2019-06-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Critical adsorption and critical Casimir forces for geometrically structured confinements
我们研究的流体的行为，限制几何结构的基板，在接近临界点T = Tc在其体相图。作为一般的衬底结构的周期性阵列的楔形和脊被认为是。基于一般的重整化群参数，在平均场近似下，计算了靠近单一结构基底的流体的序参量分布的普适标度函数，并讨论了其空间变化衰减到体相的过程.我们比较了在波纹基板上的过量吸附在平面壁。临界流体被两个壁限制在它们之间产生有效的临界卡西米尔力。我们计算相应的通用尺度函数的正常临界Casimir力之间的平面和几何结构的基板，以及两个相同的图案基板之间的横向临界Casimir力。
2008-10-31 cond-mat.soft
Effects of nanopore and fluid structure on anomalies and phase transitions of confined core-softened fluids
我们使用分子动力学模拟来研究纳米孔和流体结构如何影响受限异常流体的动力学、热力学和结构性质。流体建模使用的ST 4原子模型的水的有效对电位。该系统具有密度，结构和动力学异常和汽-液和液-液临界点类似于散装水中观察到的量。限制是由光滑和结构化的墙壁。对于光滑约束和结构约束，约束流体的极值密度和扩散温度向较低的值移动，而压力向较高的量移动。在光滑壁的情况下，当纳米孔尺寸增加时，流体相和非晶相之间的临界点和极限显示温度和压力的非单调变化。在结构化壁的情况下，临界点的压力和温度随多孔尺寸单调变化。我们的结果解释的基础上的不同长度尺度的流体和壁面流体相互作用之间的竞争。
2015-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Molecular dynamics simulations of active Brownian particles in dilute suspension: diffusion in free space and distribution in confinement
在这项工作中，我们报告了一种新的方法来模拟活跃的布朗粒子（ABPs）的分子动力学（MD）模拟。浸入流体中，每个ABP由头部粒子和流体的球形幻影区域组成，微型游泳者的鞭毛在该区域起作用。活性粒子的取向受随机动力学控制，取向持续时间由旋转扩散系数决定。为了流体动力学地驱动作为推动器的活性粒子，一对主动力分别施加在头部粒子和体模流体区域上。沿颗粒取向测量的主动速度与主动力的大小成比例。活性粒子的有效扩散系数是第一次在自由空间测量，显示半定量的协议与分析结果预测的极小模型的ABPs。然后，我们转向约束势中的活性粒子的概率分布。我们发现，随着取向持续时间相对于势阱中的弛豫时间的增加，静止粒子分布经历了从玻尔兹曼型到非玻尔兹曼分布的演变。从固定的分布在限制电位，扩散系数的有效部分进行测量和比较，在自由空间中获得的，显示出良好的半定量协议，而取向的持续时间变化很大，相对于弛豫时间。
2019-02-14 cond-mat.soft nlin.AO
Structure, phase behavior and inhomogeneous fluid properties of binary dendrimer mixtures
溶液中不同种类树枝状大分子之间的有效对势可以用适当的高斯函数很好地近似。我们发现，在二元树枝状聚合物混合物的有效相互作用的范围和强度强烈依赖于特定的树枝状聚合物的架构。我们考虑两种不同类型的树枝状聚合物混合物，采用高斯有效对势，以确定体相流体的结构和相行为。使用一个简单的平均场密度泛函理论（DFT），我们发现理论和模拟结果之间的一致性很好的体相流体结构。根据混合物，我们发现本体流体-流体相分离（宏观相分离）或微相分离，即，向以无阻尼的周期性浓度波动为特征的状态的过渡。我们还确定了非均匀流体结构的限制在球形腔。同样，我们发现DFT和模拟结果之间的良好协议。对于表现出微相分离的树枝状聚合物混合物，我们观察到相当惊人的斑图形成下的限制。
2005-11-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Confinement effects on the properties of Janus dimers
限制已被建议作为一种工具来调整纳米粒子，表面活性剂，聚合物和胶体的自组装性能。在这种方式下，我们探索的Janus纳米粒子的相图使用分子动力学模拟。纳米颗粒被建模为二聚体，由一个单体，通过标准的Lennard Jones势和另一个单体，使用两个长度尺度肩电位建模相互作用。这种特殊设计的纳米粒子在本体中表现出独特的自组装结构和水状扩散异常。我们的研究结果表明，除了在散装观察到的聚集体，新的结构下观察到的限制。此外，流体相的动力学和热力学行为也受到影响。该系统表现出可重入的流体相和密度异常。这两个特征在批量中均未观察到。我们的研究结果表明，几何约束导致新的结构，几何和动力学行为的Janus纳米粒子。
2016-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
The Effect of Confinement on Capillary Phase Transition In Granular Aggregates
利用三维平均场格子气模型，分析了约束效应对不同无序度的颗粒聚集体中毛细相变性质的影响，以及通过颗粒与孔隙互换得到的逆多孔结构.令人惊讶的是，限制效应被发现是不太明显的颗粒状聚集体，而不是多孔结构。我们表明，这种差异可以理解的表面-表面的相关长度通过流体域的连接路径，这表明该长度捕获的真实程度的限制。我们还发现，这些多孔材料中的液-气相变在毛细临界温度附近具有二级性质，这表明代表了真正的临界温度，即与无序程度和固体基质的性质（离散或连续）无关。根据有限尺寸标度分析的临界指数表明，这种转变属于P.G. de Gennes的方法，其基本的随机场由流体-固体相互作用中的局部无序引起。
2020-08-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Minkowski functionals for phase behavior under confinement
在这项工作中，闵可夫斯基泛函作为一个框架来研究如何形态（即结构的形状）和拓扑结构（即如何连接不同的结构）影响壁吸附和毛细凝聚下紧约束。基于经典的密度泛函理论（DFT）的数值模拟运行了各种各样的几何形状，使用硬球和Lennard-Jones流体。这些DFT计算相比，使用Minkowski泛函得到的结果。结果表明，Minkowski泛函可以很好地描述Lennard-Jones流体的行为。此外，通过自由能的分解，闵可夫斯基泛函提供了一个很好的框架，以更好地理解什么是一个系统的物理学的主要贡献。最后，在研究作为闵可夫斯基泛函的函数的相位包络移位时，发现拓扑结构具有不同的效果，取决于所考虑的相变是否是一阶或二阶转变。
2020-04-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Yielding behaviour of active particles in bulk and in confinement
本文研究活性粒子组装体在体相和受限空间中由堵塞态向流化态的转变，揭示其与循环剪切屈服在有限持续时间内的详细类比，并阐明驱动诱导退火、初始状态依赖及受限几何对转变的影响。
2023-12-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Tagged-particle dynamics in a fluid adsorbed in a disordered porous solid: interplay between the diffusion-localization and liquid-glass transitions
导出了无序多孔介质中吸附的流体中的慢单粒子动力学的模式耦合理论，其补充了先前关于集体动力学的工作[V. Krakoviack，Phys.Rev.E75，031503（2007）]。它的方程，像以前的，反映了约束诱导的松弛现象和玻璃态动力学之间的相互作用，通过存在两个贡献的存储内核，这是线性和二次的密度关联函数的缓慢的一部分，分别。从两个简单的模型与纯硬核相互作用的数值解，它表明，两种不同的情况下的扩散-本地化过渡的结果，取决于约束的强度。对于弱约束，这种转变是不连续的，与理想的玻璃化转变相一致，就像在单组分体系统中一样，而对于强约束，它是连续的，并且在集体动力学变得非遍历之前发生。在后一种情况下，玻璃化转变表现为二次转变，它可以是连续的或不连续的，在已经被捕的单粒子动力学。在所有这些过渡附近发现的异常动力学的主要特点进行了审查和详细的计算说明。
2009-05-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Dynamic arrest of colloids in porous environments: disentangling crowding and confinement
利用数值模拟，我们研究了胶体硬球流体吸附在无序硬球障碍物矩阵的缓慢动力学。我们分别计算了自由粒子和俘获粒子对单粒子动力学关联函数的贡献。该分离基于Delaunay镶嵌，以将流体颗粒中心可访问的空间划分为分离和断开的空隙。我们发现，捕获的颗粒到断开的空隙的矩阵是负责的外观的非零的长时间高原的单粒子中间散射功能的完整的流体。亚扩散指数$z$，从对数导数的均方位移，观察到被困粒子的运动基本上是不受影响的：接近渗流过渡，我们确定$z \simeq 0.5$的完整的流体和颗粒移动在膨胀的空隙。值得注意的是，相同的值的$z$被发现在单列扩散，也预测沿扩散定位线的模式耦合理论。我们还揭示了微妙的动态异质性的影响，在自由和被困的流体颗粒的组成部分，并讨论了微观机制，有助于这种现象。
2011-06-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Subcritical Pitchfork Bifurcation Transition of a Single Nanoparticle in Strong Confinement
Pusan National University（釜山国立大学）；Sogang University（西江大学）
研究通过分子动力学模拟揭示了单纳米粒子在强约束下经历亚临界叉状分岔转变的现象，揭示了约束对粒子行为的影响及分子流体动力学发展的必要性。
2025-04-02 cond-mat.soft physics.chem-ph
Ordering of hard rectangles in strong confinement
利用转移算符和基本测度理论，研究了两平行硬壁间硬矩形的结构和热力学性质。选择矩形的边长（$L$和$D$，$L>D$）和孔宽度（$H$），使得允许以平面顺序（$L$平行于壁）形成最多两层，而仅一层以垂面顺序（$D$平行于壁）形成。我们观察到三种不同的结构：（i）一个低密度的流体相与平行对齐的壁，（ii）一个中间和高密度的流体相，两层和平面有序和（iii）一个致密的单一流体层与垂面有序。这些相的出现和有序方向随密度的变化是$L$和$H$的不同紧密堆积结构的结果。有趣的是，如果$L$接近于$H$，则随着密度的增加甚至可以观察到三种不同的结构。
2017-02-23 cond-mat.soft
Wrinkles and folds in a fluid-supported sheet of finite size
位于液体基底上的横向受限的薄弹性片显示出规则的起伏，称为褶皱，其特征在于空间延伸的能量分布和明确限定的波长$λ$。随着约束的增加，变形能逐渐局限于一个单一的狭窄的褶皱。一个精确的解决方案的变形的无限片材以前发现，在无限片材的皱纹是不稳定的，对本地化任意小的限制。我们提出了一个扩展的理论片有限长度的$L$，占实验观察到的折叠到折叠过渡。我们推导出一个精确的解的周期性变形的褶皱状态，和一个近似解的本地化，折叠状态。我们表明，这两个国家之间的二阶跃迁发生在一个关键的限制$Δ_F=λ^2/L$。
2015-06-25 cond-mat.soft nlin.PS nlin.SI
Fluids in porous media: The case of neutral walls
当流体被随机多孔介质的壁限制时，流体的体相行为通常被改变。在多孔介质内部，相变点被移动，或者可能完全消失。一个关键的决定因素是壁如何与流体颗粒相互作用。在这项工作中，我们考虑的情况下，壁是中性的液相和气相。为了实现严格中性的条件，我们使用一个对称的二元混合物内的多孔介质，与两个混合物物种相同的相互作用。然后使用蒙特卡罗模拟来获得相行为。我们的主要发现是，在多孔介质的存在下，液体-蒸汽型转变仍然发生，但偏离散装伊辛值的临界指数。此外，我们观察到明显违反自平均。这些发现提供了进一步的证据表明，由中性壁的随机约束诱导随机伊辛模型（即具有稀释型无序的伊辛模型，其中无序耦合到能量）的临界行为。
2013-08-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergence of Disordered Hyperuniformity in Confined Fluids and Soft Matter
本文通过大规模分子动力学模拟研究狭缝孔中受限流体的自组装，发现复杂流体几何中可涌现无序超均匀性，并证明可通过控制参数精确调节流体结构，为二维阵列制备和生物单层分析提供新基础。
2024-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Does confining the hard-sphere fluid between hard walls change its average properties?
我们使用巨正则过渡矩阵蒙特卡罗和不连续分子动力学模拟来生成精确的热力学和动力学数据的平衡硬球流体之间的光滑硬壁。这些模拟表明，显着的不均匀结构的流体垂直于限制壁，通常是密度泛函理论研究的主要焦点，有一个可以忽略不计的影响，其许多平均性能在一个令人惊讶的广泛的条件。我们提出了一个后果，这种不敏感的限制：一个简单的分析方程有关的平均密度的封闭流体的散装流体具有相同的活动。在这个系统中确实出现了对平均流体性质的限制的重要影响，但只有当流体既（i）致密又（ii）被限制在小于大约三个颗粒直径的间隙时。对于这一组有限的条件，我们发现，“同相”的振荡偏差的过剩熵和自扩散（相对于在相同的平均密度的散装流体的行为）发生作为一个函数的间隙大小。这些成对的热力学/动力学偏离散装行为似乎反映了几何包装挫折时，所产生的有限空间不能自然地容纳整数个粒子层。
2007-05-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
