Stability of Two-Dimensional Soft Quasicrystals
本文用最近发展起来的投影方法研究了二维软准晶的相对稳定性，为计算周期晶体和准晶的自由能提供了一个统一的数值框架。本文用Lifshitz-Petrich自由能泛函的两种尺度软准晶的简单模型，得到了包括十二方、十方和八方准晶在内的许多有序相的精确自由能。自由能的可用性使我们能够构建系统的相图，表明，对于Lifshitz-Petrich模型，十二方和十方准晶可以成为稳定相，而八角准晶保持为亚稳相。
2015-05-26 cond-mat.soft
Review on Generalized Dynamics of Soft-Matter Quasicrystals and Its Applications
本文对近年来发展起来的软物质准晶的广义动力学作了较详细的综述。与主要由金属合金组成的固态准晶相比，软物质准晶在液晶、聚合物、胶体、纳米粒子和表面活性剂中均有发现，它们的形成机理有很大不同。基于Landau-Anderson理论和群表象理论，我们研究了观测到的和可能存在的软物质准晶的对称性、对称性破缺和元激发。在此基础上，我们进一步提出了一种新的基元激发：除了固体准晶的声子和相子之外的流体声子，来定量描述软物质准晶的动力学行为。研究了新相的分布、变形和运动的动力学演化的一般控制方程和解，揭示了与常规流体和固体准晶截然不同的动力学行为。介绍了它的一些应用，表明它是新材料和材料科学的一个重要领域。
2019-10-15 cond-mat.soft
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
Equation Systems of Generalized Hydrodynamics for Soft-Matter Quasicrystals
建立了软物质准晶的广义流体力学方程组。考虑到高阶物质的流动性，我们在准晶体中引入了一种新的元激发-流体声子，并引入了状态方程。考虑声子和相子两种基元激发，建立了软物质准晶的广义流体力学理论，给出了该理论的动力学控制方程。
2019-10-16 cond-mat.soft
Three-Dimensional Generalized Dynamics of Soft-Matter Quasicrystals
研究了软物质准晶的三维广义动力学，导出了在软物质中已观测到的12次对称准晶以及可能观测到的8次和10次对称准晶的动力学控制方程。讨论了该方程的求解方法、某些初边值问题的可能解以及可能的应用。
2019-10-16 cond-mat.soft
The stability of the 18-fold symmetry soft-matter quasicrystals
本文在前人工作的基础上，对18重对称性软物质准晶的稳定性进行了研究，其中扩展自由能是分析的基础，类似于对12重对称性准晶的研究。由于这两种准晶结构的不同，它们的稳定性呈现出不同的特点。由于18重对称性软物质准晶的稳定性还没有任何结果的报道，也许本工作是对这一课题的首次探索。
2019-09-19 cond-mat.soft
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
Inverse Design of Crystals and Quasicrystals in a Non-Additive Binary Mixture of Hard Disks
本研究扩展了单分散系统的逆向设计方案，利用进化算法和卷积神经网络在硬圆盘非加和二元混合物中成功逆向设计了二维晶体与准晶结构，并引入基于对称性的序参量作为适应度函数以设计八边形准晶。
2024-03-22 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
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
Self-assembly of dodecagonal and octagonal quasicrystals in hard spheres on a plane
准晶是一种迷人的结构，其特征在于强位置有序性，但缺乏晶体的周期性。在胶体系统中，准晶通常被预测为具有复杂或高度特异性相互作用的颗粒，这使得实验实现困难。在这里，我们提出了一个理想的胶体模型系统的准晶形成：沉积到一个平面基板上的硬球的二元混合物。使用计算机模拟，我们探讨了这些系统的紧密包装和自发自组装在很宽的尺寸比和组合物。令人惊讶的是，我们发现，这个简单的，有效的二维模型系统不仅形成了各种晶相，但也有两个准晶相：一个十二边形和一个八边形。有趣的是，八边形准晶由三种不同的瓦片组成，它们的相对浓度可以通过二元混合物的组成连续调节。这两个阶段的形式可靠，快速的参数空间的一个重要组成部分，使硬球在一个平面上的理想模型系统，探索准晶体自组装的胶体尺度。
2022-02-25 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
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
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
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
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
Three-dimensional Phase Field Quasicrystals
利用动态相场晶体模型研究了二十面体准晶结构的形成和稳定性。在两个长度尺度上密度波之间的非线性相互作用稳定了三维准晶。我们确定的相图和参数值所需的准晶是全球最低自由能状态。我们表明，促进二维准晶形成的性状是存在于三维，并强调三维软物质准晶形成所需的特性。
2016-02-17 cond-mat.soft nlin.PS
Programming patchy particles to form three-dimensional dodecagonal quasicrystals
模型斑片状粒子已经被证明能够形成各种各样的结构，包括对称团簇，复杂的晶体，甚至二维准晶。在这里，我们研究我们是否可以设计形成三维准晶的片状颗粒，特别是针对由二维准晶层堆叠而成的具有十二角对称性的准晶。我们得到两个设计，能够形成这样的十二方准晶退火模拟。第一个是一个单组分系统的7补丁粒子，但与广泛的补丁，使他们能够采用7和8协调的环境。第二种是三元系统，包含7-和8-斑块颗粒的混合物，并且可能在实验中更容易实现，例如使用DNA折纸。第一个系统的一个有趣的特点是，所产生的准晶往往包含一个螺旋位错。
2021-03-09 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
Binary icosahedral quasicrystals of hard spheres in spherical confinement
几何形状对粒子的局部和全局堆积的影响对于许多基础和应用研究主题都很重要，例如液体、晶体和玻璃的结构和稳定性。在这里，我们通过实验和模拟表明，在散装结晶成MgZn 2 Laves相的硬球状颗粒的二元混合物，自发地形成3D二十面体准晶在缓慢干燥的液滴。此外，70-80%的颗粒的局部对称性改变为MgCu 2 Laves相的对称性。这两个发现对于光子学应用是重要的。如果化学计量比偏离Laves相的化学计量比，我们的实验表明，MgZn 2的结晶几乎不受球形约束。我们的模拟表明，准晶形核远离球形边界，并沿五重对称结构。我们的研究结果不仅为三维准晶的成核和生长的粒子级研究开辟了道路，也为二元结晶的研究开辟了道路。
2019-06-24 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
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
Self-assembly of two-dimensional binary quasicrystals: A possible route to a DNA quasicrystal
我们使用蒙特卡罗模拟和自由能技术表明，五价和六价的二维片状粒子的二元溶液可以形成稳定的准晶体，即使在非常窄的补丁宽度，提供他们的补丁相互作用选择在一个适当的方式。这种片状颗粒可以被认为是DNA多臂“星形”基序的粗粒度表示，可以通过调整突出臂的DNA序列来选择它们彼此非常特异地结合。我们探讨了几种可能的设计策略，并得出结论，DNA星瓦，旨在相互作用，在一个特定的，但不过分约束的方式，可能会被用来构建软准晶体在实验中。我们验证了这样的星瓦可以形成稳定的十二边形图案使用oxDNA，一个现实的粗粒度的DNA模型。
2016-07-22 cond-mat.soft physics.chem-ph
Tuning polymer architecture for quasicrystal self-assembly
Northumbria University（诺森比亚大学）；University of Turku（图尔库大学）；University of Auckland（奥克兰大学）；Loughborough University（拉夫堡大学）；University of Leeds（利兹大学）
通过计算模拟和理论研究，探讨了由中央聚合物通过刚性连接器连接到柔性聚合物冠的树状聚合物之间的超软相互作用，展示了通过核心和冠聚合物性质调节相互作用势长程竞争的能力，并通过参数选择证明了树状聚合物结构与宏观相态的关系，实现了准晶体稳定区域的控制。
2026-03-19 cond-mat.soft
Self-assembly of the decagonal quasicrystalline order in simple three-dimensional systems
对于一个三维系统，我们回答两个问题，如何简单的粒子系统可能是显示准晶体的顺序，什么系统的功能是最重要的准晶体的形成？具有各向同性对相互作用的单组分质点系是最简单的体系之一。我们证明了这样的系统可以驱动到三维十次（10倍）准晶态仅由纯粹的排斥，各向同性和单调的相互作用对势与两个特征长度尺度，没有吸引力。第二个问题，我们回答定义普遍的（几乎独立于对潜在的形状）有效的积分参数有关的径向分布函数的第一个峰值。的普遍性是通过演示的准晶体的顺序为绝对不同的相互作用势的粒子系统，无论是纯粹的排斥和吸引力，但具有相同的有效积分参数。简单的模型，如我们研究定性描述有效的相互作用在分子液体，软物质系统和金属合金的准晶已被实验观察到。
2015-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Universal self-assembly of one-component three-dimensional dodecagonal quasicrystals
利用分子动力学模拟，我们研究了单组分三维十二次准晶在两尺度势场中的计算自组装。现有的三维准晶形成判据相当复杂，不便于粒子模拟。因此，为了在数值上定位准晶相，通常应该在很宽的系统参数范围内进行模拟。我们展示了如何普遍本地化的参数值，在十二方准晶秩序可能会出现一个给定的粒子系统。为了这个目的，我们使用最近提出的一个标准，用于预测十次准晶形成在一个组件的两个长度尺度系统。该判据基于从径向分布函数中提取的描述流体结构的两个无量纲有效参数。所提出的方法可以减少所花费的时间搜索有利于某些固体结构的参数为一个给定的系统。我们表明，该方法适用于十二方准晶，这一结果是验证了四个系统具有不同的电位：Dzugutov电位，振荡电位，模仿金属相互作用，排斥肩势描述有效的相互作用的核/壳模型的胶体和嵌入原子模型势的铝。我们的研究结果表明，十二方准晶的形成机制是普遍的金属和软物质系统，它是基于粒子间的竞争尺度。
2017-05-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
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
Soft core fluid in a quenched matrix of soft core particles: A mobile mixture in a model gel
我们提出了一个二元相分离的混合物的软核颗粒浸没在一个随机矩阵淬火软核颗粒的较大尺寸的密度泛函研究。这是一个浸入交联刚性聚合物网络中的二元聚合物混合物模型。使用副本'技巧'淬火退火的混合物，我们推导出一个明确的密度泛函理论，对待淬火物种的水平上，其单体密度分布。一组有效的外部电位作用于退火组件的关系进行了讨论。我们与基体诱导的凝聚在散装的行为的混合物周围的一个单一的大颗粒。在淬火矩阵的表面处的二元混合物的界面性质显示在本体矩阵内部的毛细冷凝和在矩阵表面处的润湿现象之间的丰富的相互作用。
2005-12-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Infinite-pressure phase diagram of binary mixtures of (non)additive hard disks
在纳米到微米尺度上产生二维晶体结构的一种通用途径是胶体颗粒在界面处的自组装。在这里，我们探索的晶体相，可以预期从两个不同大小的球形颗粒的混合物，我们映射到（添加剂或非添加剂）硬盘混合物的自组装。我们绘制出这些混合物的无限压力相图，使用软盘盒蒙特卡罗模拟系统地采样候选晶体结构，在晶胞中具有多达12个磁盘。作为两种粒子的尺寸比和数量比的函数，我们发现了丰富多样的周期性晶体结构。此外，我们确定随机平铺区域预测随机平铺准晶稳定范围。增加非加和性既产生额外的晶相，又拓宽了涉及大量大小接触（包括随机镶嵌）的晶体结构的稳定性范围。我们的研究结果提供了有用的指导方针，控制界面处的胶体粒子的自组装。
2020-05-28 cond-mat.soft
Coarse-grained Description of Polymer Blends as Interacting Soft-Colloidal Particles
我们提出了一种理论方法，映射到软胶体颗粒的混合物的聚合物共混物。分析介观尺度对分布函数重现良好的数据从联合原子分子动力学模拟的聚烯烃混合物没有拟合参数。该理论准确地恢复了软胶体混合物（液态合金）密度和浓度涨落结构因子的解析表达式。
2004-11-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Large Attractive Depletion Interactions in Soft Repulsive-Sphere Binary Mixtures
我们考虑软排斥性球形粒子的二元混合物，并使用不同的理论和模拟方法计算两个大球体之间的耗尽相互作用介导的流体的小球。理论方法的有效性，一个维里膨胀的小球的密度，检查对模拟结果。注意的是对硬球极限的方法，并对密度和温度的影响的强度上的耗尽潜力。我们的研究结果表明，令人惊讶的是，即使是适度的柔软度对潜在的直接相互作用的颗粒之间的管理可能会导致一个显着更具吸引力的总有效潜力的大球比在硬球的情况下。这可能会导致显着差异的相行为，结构和动力学的软排斥球的二元混合物。特别地，当大小球尺寸比为0.2时，用微扰方法预测了大球通过耗尽力相互作用的有效系统的相图;该图包括通常的流体-固体转变，但在软球情况下，包括亚稳态流体-流体转变，这在硬球混合物中可能不存在，相对于直接的流体-固体共存接近稳定。从这些结果有趣的可能性出现，足够软排斥粒子，这种相变可能变得稳定。真正的胶体分散体的相行为的可能影响进行了讨论。
2007-10-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Reentrant Transitions in a Mixture of Small and Big Particles Interacting via Soft Repulsive Potential
我们首次在二维模拟中观察到了大小粒子混合物通过软排斥势相互作用的温控重入相变。随着温度的升高，系统从流体混合物，到小颗粒流体中的大颗粒晶体，再回到流体混合物。凝固过程由小颗粒的熵增益驱动，它克服了限制大颗粒的自由能成本。熔化是由于高温下颗粒的相互渗透增强，从而降低了稳定晶体的熵力。
2022-03-13 cond-mat.soft
What dictates soft clay-like Lithium superionic conductor formation from rigid-salts mixture
本文结合深度学习分子动力学模拟与实验，揭示刚性盐混合物经阴离子交换形成分子固体单元及缓慢反应动力学是生成类软黏土锂超离子导体的关键，并据此提出通用制备策略。
2023-07-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Analytical soft-core potentials for macromolecular fluids and mixtures
从液态理论出发，得到了聚合物熔体及其混合物作为相互作用的软胶体颗粒的液体的解析描述。导出的质心对关联函数没有可调参数，重现了从联合原子分子动力学模拟计算的结果。粗粒度的描述正确地桥接微观和介观流体性质。通过计算得到的有效对势对软胶体粒子相互作用的分子动力学模拟与微观模拟和解析公式的数据一致。
2004-11-18 cond-mat.soft
Self-organisation in hard-soft granular mixtures
Kajima Technical Research Institute (KATRI)（鹿岛技术研究所）；Tokyo University of Marine Science and Technology（东京海洋大学）；University of Tsukuba（筑波大学）；Gonville & Caius College, University of Cambridge（剑桥大学贡维尔与凯斯学院）
本研究通过数值模拟揭示硬-软颗粒混合物中胞元统计的自组织规律，发现其具有准普适性，并可用统一模型描述。
2026-09-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Competing interactions near the liquid-liquid phase transition of core-softened water/methanol mixtures
水是一种独特的物质，具有一长串的热力学、动力学和结构异常，这些异常通常归因于分子间相互作用中两个特征长度尺度之间的竞争。人们一直认为，潜在的液-液相变（LLPT）结束于液-液临界点（LLCP）的水的异常行为的核心。这种转变，已被证明在多个模拟研究似乎是抢占实验自发结晶。在这里，为了暴露在过冷制度中观察到的LLPT附近的自发结晶，和密度异常之间的连接，我们进行了广泛的分子动力学模拟的模型混合物的核心软化水和甲醇。类纯水流体表现出LLPT和密度异常。相比之下，我们的纯甲醇类模型确实有一个LLPT，但缺乏密度异常。我们的研究结果说明了密度异常的消失和自发结晶的温度增加之间的关系：一旦这个温度超过LLCP的临界温度，没有密度异常观察。这种奇特的特征说明了如何微调的竞争相互作用决定了水/酒精混合物的异常行为。
2020-08-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Diffusion of a tracer in a dense mixture of soft particles connected to different thermostats
我们研究的动态示踪剂在一个稠密的混合物中的粒子连接到不同的恒温器。从描述系统演化的过阻尼Langevin方程出发，在粒子间软相互作用的限制下，推导出了悬浮液中标记粒子的自扩散系数的表达式。我们的推导，这依赖于线性化的迪恩-川崎方程服从的密度场和路径积分表示的动态的示踪剂，延伸了以前的推导，保持示踪剂接触一个单一的浴。我们的分析结果是面对布朗动力学模拟的结果。与数值模拟的协议是非常好的，即使是高密度。我们展示了示踪剂的扩散率如何受到可能代表聚合物线圈的软颗粒的密集环境的活动的影响-这一结果可能与生物介质中扩散率测量的解释有关。最后，我们的分析结果是一般性的，可以应用到示踪剂的扩散耦合到不同类型的波动环境，只要它们的演化方程是线性的，示踪剂和浴之间的耦合是弱的。
2022-12-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Decoupling of single-particle and collective dynamics in arrested phase-separating glassy mixtures
University of Vienna（维也纳大学）；Università di Padova（帕多瓦大学）
研究了硬颗粒-星形聚合物混合物在冻结相分离范围内的结构和动力学，揭示了硬颗粒在软玻璃体基质中的扩散行为及非指数松弛和非高斯位移分布，展示了冻结相分离与玻璃性相互作用导致的复杂多尺度现象。
2026-01-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Silo discharge of mixtures of soft and rigid grains
本文研究了底部有窄孔的准二维筒仓中软、弹性低摩擦球形颗粒和相似尺寸的硬摩擦球的混合物的出流动力学和堵塞现象。以往的工作已经证明了弹性和摩擦力对筒仓卸料的重要影响。我们表明，除了少量，甚至低至5%，硬颗粒的软，低摩擦颗粒的合奏已经有显着的后果。混合物允许直接比较不同类型的颗粒堵塞孔口的概率。我们分析这些概率的硬，摩擦和软，滑颗粒的基础上，他们参与的阻塞拱，并比较流出速度和持续时间的非永久性堵塞的混合物的不同组合物。实验结果与数值模拟进行了比较。后者强烈建议物种间的颗粒摩擦的显着影响。
2021-02-01 cond-mat.soft
Enhanced Interlocking in Granular Jamming Grippers through Hard and Soft Particle Mixtures
研究颗粒刚度对颗粒阻塞夹爪抓取性能的影响，发现软颗粒改善包裹效果，加入少量刚性颗粒可显著提升最大保持力，为软机器人夹爪设计提供可调优化方案。
2024-07-30 cond-mat.soft physics.app-ph
Structural Phases in Non-Additive Soft-Disk Mixtures: Glasses, Substitutional Order, and Random Tilings
不同物种之间的相互作用长度在一个二元混合物的软盘上的加和性条件的松弛打开了丰富的各种结构，在晶体和非晶状态与相关的各种各样的松弛动力学。我们报告的MD模拟研究的二进制软盘与负偏差的可加性，包括积累的证据，在亚稳液体结晶和发生的液体随机平铺过渡之前的晶体状结构。
2011-09-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.chem-ph
Pattern formation in two-dimensional hard-core/soft-shell systems with variable soft shell profiles
硬核/软壳（HCSS）颗粒已被证明自组装成一个非常丰富的各种结构下压缩由于简单的相互作用之间的相互作用的硬核和软肩的长度尺度。在这一领域的大多数研究模型的软壳相互作用作为一个方肩电位。虽然从理论的角度来看是有吸引力的，但这种潜力在物理上是不现实的，因为在软壳区没有排斥力，这与实验HCSS系统不同。为了使模型更逼真，在这里，我们考虑HCSS粒子的范围软壳电位分布超出标准的方肩形式和研究模型使用最小能量计算和蒙特卡罗模拟。我们发现，通过调整密度和软壳轮廓，HCSS颗粒在薄壳区（即，壳核比$r_1/r_0 \leq \sqrt{3}$）可以形成大范围的结构，包括六边形、链状、正方形、菱形和两种不同的锯齿形结构。此外，通过调节密度和$r_1/r_0$，我们发现具有实验上真实的线性斜坡软肩排斥的HCSS粒子可以形成具有10倍和12倍对称性的蜂窝和准晶。因此，我们的研究表明，通过胶体自组装实验制造这些奇异的二维结构的令人兴奋的可能性。
2020-03-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Shear zones in granular mixtures of hard and soft particles with high and low friction
针对硬软摩擦特性不同的颗粒混合物剪切区更宽的实验现象，通过离散元模拟揭示颗粒间摩擦和弹性模量对剪切带特性的共同调控作用及摩擦对应力响应的强影响，深化了剪切带形成的微力学认识。
2023-11-06 cond-mat.soft
Effective Soft-Core Potentials and Mesoscopic Simulations of Binary Polymer Mixtures
介观分子动力学模拟用于确定各种化学结构、浓度和热力学条件的几种二元聚合物混合物的大尺度结构。通过实施的分析形式主义，这是基于解决方案的Ornstein-Zernike方程，每个聚合物链映射到一个单一的软胶体的水平。从适当的封闭关系，有效的，软核之间的潜力粗粒度的单位，并作为输入到我们的中尺度模拟。以这种方式得到的潜力是分析和明确的参数依赖，使其通用和转移到许多系统的利益。从在各种热力学条件下进行的计算机模拟的聚合物混合物的结构，通过对关联函数，确定在整个混溶区域的相图。在非热制度中尺度模拟表现出定量协议与联合原子模拟。此外，它们还提供了比联合原子模拟和接近相变的热状态所能达到的更大尺度的信息。
2010-04-02 cond-mat.soft
The glass transition of two-dimensional binary soft disk mixtures with large size ratios
我们在二维模拟二进制软盘系统，并研究如何动态变慢的面积分数增加对玻璃化转变。“脆弱性”量化了弛豫时间尺度依赖于面积分数的敏感程度，并且脆弱性强烈依赖于混合物的组成。我们确认了先前的结果，具有相似尺寸的颗粒混合物，其中形成小结晶区域的能力与脆性相关。然而，对于粒径比大于1.4的混合物，我们发现，脆性与结构有序性无关，而是与大颗粒的空间分布有关。大颗粒的运动速度比小颗粒慢，并作为限制“墙”，减缓附近小颗粒的运动。这些限制结构的重新排列决定了动力学不均匀性的寿命，也就是说，局部区域表现出异常快或慢的行为有多长时间。限域效应的强度与玻璃体系的脆性有关，也影响玻璃体系的老化行为。
2010-08-26 cond-mat.soft
Coarse-graining polymers as soft colloids
我们展示了如何粗粒聚合物在一个良好的溶剂作为单一的颗粒，与密度无关或密度相关的相互作用。这些相互作用可以在聚合物的质心、中点或端点之间。我们还展示了如何将这些方法扩展到聚合物在不良溶剂和聚合物的混合物。将聚合物视为软胶体可以大大加快复杂多聚合物体系的模拟，包括聚合物-胶体混合物。
2001-12-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Connecting glass-forming ability of binary mixtures of soft particles to equilibrium melting temperatures
玻璃形成能力是玻璃制造和理解长期存在的玻璃转变问题的重要材料性质。由于非平衡性质，很难发展它的理论。本文报道软颗粒二元混合物的玻璃形成能力与平衡熔化温度有关。由于粒度或硬度的差异，混合物中的两种组分实际上感受到不同的熔融温度，导致熔融温度差距。通过改变颗粒的大小，刚度和组成在很宽的压力范围内，我们建立了一个全面的图片的玻璃形成能力，基于我们的发现的玻璃形成能力和熔化温度差距之间的直接联系。我们的研究揭示并解释了模型玻璃形成者的玻璃形成能力的压力和相互作用依赖性，并提出了通过操纵粒子相互作用来优化玻璃形成能力的策略。
2021-01-25 cond-mat.soft
Crystal-to-Crystal Transitions in Binary Mixtures of Soft Colloids
在这篇文章中，我们展示了一种方法，诱导可逆的晶体到晶体的软胶体颗粒的二元混合物的转变。通过控制降低盐度和越来越占主导地位的静电相互作用，一个单一的样品被证明是可逆地组织成熵晶体，静电吸引为主的晶体或聚集的凝胶，我们量化使用显微镜和图像分析。我们还用键级分析来分析晶体结构，以区分两种晶相。我们观察不同的阶段，使用样品架的几何形状，允许在原位盐度控制和成像通过共聚焦激光扫描显微镜，并应用合成方法生产的颗粒具有高分辨率的显微镜与控制粒度。与硬球体系相比，颗粒柔软度提供了增强的结晶速度，同时改变了再入熔融行为。因此，这项工作提供了几个工具，用于可重复的制造和分析的二元胶体晶体。
2021-08-27 cond-mat.soft
Inverse design of soft materials via a deep-learning-based evolutionary strategy
胶体自组装-胶体自发组织成有序结构-被认为是生产下一代材料的关键。然而，当今的胶体结构单元种类繁多，热力学条件无限，使得系统的探索变得困难。该领域的真正挑战是扭转这种逻辑，并开发一种强大的通用算法来逆向设计自组装成目标结构的胶体。在这里，我们介绍了一个通用的逆向设计方法，有效地逆向工程晶体，准晶体，和液晶，通过瞄准他们的衍射图案。我们的算法依赖于协同使用的进化策略的参数优化，和卷积神经网络作为序参量，并提供了一种新的方法，为实验可行的胶体相互作用的逆设计，特别是优化，以稳定所需的结构。
2021-06-28 cond-mat.soft
Phase separation dynamics in a symmetric binary mixture of ultrasoft particles
本研究利用分子动力学模拟探究超软粒子对称二元混合物的相分离动力学，发现淬火至临界温度以下时，组分自发分离形成的畴域以指数1/3的幂律生长，符合Lifshitz-Slyozov定律，且静态结构因子呈指数4的幂律衰减，符合Porod定律。
2024-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Multiblob coarse-graining for mixtures of long polymers and soft colloids
由于大量的微观成分强烈影响系统的行为，软纳米复合材料代表了理论和实验上的挑战。一个有效的理论描述这样的系统调用的自由度的减少进行分析，因此需要引入一个有效的，定量的，粗粒度的描述。在这里，我们报告了一种新的粗粒化方法的基础上，一组可转移的潜力，定量再现线性和星形均聚物纳米复合材料的混合物的性能。通过将单体基团重整为$f$官能星形聚合物和长度为$N_0$的均聚物之间的单个有效势，并通过缩放论证，将显示如何大幅减少自由度以允许对系统进行完整的定量描述。我们的方法进行测试后，完整的单体模拟不同分子量的系统，证明其充分的预测潜力。
2016-12-12 cond-mat.soft
