Reactive Monte Carlo Simulations for Charge Regulation of Colloidal Particles
本文采用反应蒙特卡罗模拟方法和电解质原始模型研究了胶体体系中控制电荷调节的酸碱平衡。模拟是在半巨正则系综中进行的，其中胶体悬浮液与盐和强酸的储层接触。胶体颗粒的内部被建模为低介电介质，不同于周围的水。计算了不同表面酸性基团数目、pH值、盐浓度和电解质类型的有效胶体电荷。在氯化钾的情况下，滴定曲线与使用电位滴定法获得的实验测量值进行了比较。一个很好的协议之间的模拟和实验。在氯化锂的情况下，通过锂离子的部分脱水来考虑特定的离子吸附。
2021-12-06 cond-mat.soft
Theory of Charge Regulation of Colloidal Particles in Electrolyte Solutions
我们提出了一个理论，使我们能够计算胶体颗粒的有效表面电荷，并有效地获得不同的盐浓度的滴定曲线。该理论解释了由于1：1电解质的存在而引起的溶液pH的变化。它也占自洽的静电势所产生的去质子化的表面基团。为了检验理论的准确性，我们进行了广泛的反应蒙特卡罗模拟，这表明理论和模拟之间没有任何可调参数的良好协议。
2022-10-25 cond-mat.soft
Effects of polydispersity on the glass transition dynamics of aqueous suspensions of soft spherical colloidal particles
合成了溶胀率几乎恒定、多分散指数（PDIs）在较宽范围（7.4%~ 48.9%）内变化的温敏性聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）胶体粒子，研究了多分散性对PNIPAM胶体软粒子悬浮动力学的影响。使用动态光散射（DLS）和扫描电子显微镜（SEM）表征PNIPAM颗粒。这些胶体悬浮液的零剪切粘度（$η_{0}$）数据，从流变实验估计为悬浮液的有效体积分数$ϕ_{eff}$的函数，随着$ϕ_{eff}$的增加而增加，并且在$ϕ_{eff}=ϕ_{0}$处显示出显著增加。作为$ϕ_{eff}$函数的$η_{0}$数据与Vogel-Fulcher-Tammann（VFT）方程拟合良好。观察到增加的PDI导致越来越脆弱的过冷液体状行为，其中从VFT方程的拟合中提取的参数$ϕ_{0}$向更高的$ϕ_{eff}$移动。所观察到的脆性增加是由于在这些多分散悬浮液中的动力学不均匀性（DH）的流行，而在$ϕ_{0}$的同时转移归因于最小和最大颗粒的动力学的解耦。最后，据观察，这些悬浮液的固有非线性，估计在第三谐波附近的$ϕ_{0}$在傅立叶变换振荡流变实验，随着PDI的增加而增加。我们的研究结果与多分散硬球胶体玻璃的理论预测和模拟结果一致，清楚地表明，堵塞的多分散胶体颗粒的悬浮液可以有效地流化与增加的PDI。
2017-10-31 cond-mat.soft
Charge Regulation of Colloidal Particles: Theory and Simulations
为了探索物理化学和生物物理系统中的电荷调节（CR），我们提出了一个具有粘性吸附位点的胶体颗粒模型，该粘性吸附位点解释了水合氢离子与表面官能团之间形成共价键的原因。使用这个模型和蒙特卡罗模拟，我们发现，标准的Ninham和Parsegian（NP）理论的CR导致的结果偏离显着从计算机模拟。NP方法的问题可以追溯到使用体相平衡常数来解释表面化学反应。为了解决这个困难，我们提出了一个新的理论CR。新方法的基本成分是粘性长度，这是非平凡的体积平衡常数相关。该理论被发现是在良好的协议与计算机模拟，没有任何可调参数。作为理论的应用，我们计算了含有羧基的胶体颗粒的有效电荷，作为pH值和盐浓度的函数。
2019-12-11 cond-mat.soft
Interfacial solvation explains attraction between like-charged objects in aqueous solution
在过去的几十年里，实验文献一直报道了溶液中带相同电荷的胶体颗粒和大分子之间的吸引力。实例包括本体溶液中和约束下的核酸和胶体颗粒，以及生物液-液相分离。这一观察结果与粒子间斥力随距离单调衰减的直觉预期不符。虽然在强耦合体系中，带电粒子之间的吸引力在理论上是合理的，例如，在存在多价反离子的情况下，但在含有低离子强度的单价离子的水溶液中，长程吸引力的反复出现的账户已经提出了一个公开的难题。在这里，我们表明，分子水在界面上的行为-传统上被忽视的连续静电的图片，提供了一种机制来解释之间的吸引力在一个广泛的实验带电荷的物体。这一基本原则将有重要的影响，在不断寻求更好地了解分子间相互作用的解决方案。
2019-11-11 cond-mat.soft
Formation of a transient amorphous solid in low density aqueous charged sphere suspensions
从硬球、近硬球、椭球体和片晶或其有吸引力的变体形成的胶态玻璃已被详细研究。补充和检查理论方法和模拟，许多不同类型的模型系统显着推进了我们对玻璃化转变的理解。尽管他们早期的预测，但是，没有实验带电的球形玻璃已被发现在低密度，在竞争过程中的结晶占主导地位。我们在这里报告形成的瞬态非晶态固体形成的带电聚合物球悬浮在彻底去离子水的体积分数为0.0002-0.01。从光学实验中，我们观察到存在的短程秩序和增强的剪切刚度相比，稳定的多晶固体的体心立方结构。在数小时至数天的密度依赖性时间尺度上，非晶态固体转变成这种稳定结构。我们进一步提出了初步的动态光散射数据显示的第二个缓慢的弛豫过程的演变可能指向一个动态的异质性已知从其他胶体glasses和gels.We比较我们的研究结果预测的相行为的带电球悬浮液和讨论可能的机制形成这种特殊类型的胶体玻璃。
2017-11-13 cond-mat.soft
Many-Body Electrostatic Forces Between Colloidal Particles at Vanishing Ionic Strength
用闪烁光镊测量小组胶体颗粒之间的静电力。当静电屏蔽的长度是显着大于粒子半径，力被发现是非成对添加剂。两个对和多粒子力很好地描述了线性Poisson-Boltzmann方程与常势边界条件。这些发现可能在理解各种系统的结构和稳定性方面发挥重要作用，从油中的微米级颗粒到水性纳米胶体。
2009-11-10 cond-mat.soft
Quantifying the destructuring of a thixotropic colloidal suspension using falling ball viscometry
研究了锂皂石悬浮液中小球的沉降动力学。Laponite是一种胶体合成粘土，由于颗粒间静电相互作用的自发演化，其在水悬浮液中显示出物理老化。在我们的实验中，将毫米大小的钢球滴入不同年龄的Laponite水悬浮液中（即，样品制备后经过的时间）。使用高速摄像机捕获下落球的运动，并从图像中估计它们的质心的速度。有趣的是，我们观察到较大直径的球在整个实验过程中未能达到终极速度。我们提出了一个数学模型，占快速的结构变化（预计将引起下降的球）Laponite悬浮液的老化时间尺度是慢得多的下降的球的时间。对于一系列的球的尺寸和Laponite悬浮年龄，我们的模型正确地预测了球的速度的时间依赖性。此外，适合我们的模型，使我们能够估计由于下落球的通道的触变悬浮液的破坏率。
2020-12-19 cond-mat.soft
Control of Buckling of Colloidal Supraparticles
本文通过调控水/油乳液液滴内局部pH值来操控粒子-表面活性剂相互作用，从而控制胶体超粒子屈曲过程并定制其最终形貌。
2024-09-01 cond-mat.soft
Effect of sodium pyrophosphate and understanding microstructure of aqueous LAPONITE(R) dispersion using dissolution study
我们通过用单价盐和焦磷酸四钠溶液进行溶解和流变实验，研究了合成锂蒙脱石粘土LAPONITE（R）的水性胶体分散体中遍历性断裂的物理起源。并研究了界面、氮气和石蜡油对界面的影响。对具有两个界面的分散体进行的溶解实验显示出类似的结果。然而，对于具有氮气界面的样品，与石蜡油界面相比，观察到所有影响都在时间上加快。当保持与水接触时，1.5wt. %和2.8wt. %的胶体分散体在pH 10下在小的老化时溶胀，而在大的老化时不溶胀。有趣的是，无论粘土浓度如何，焦磷酸四钠溶液都溶解pH为10的整个胶体分散体样品。对在pH 13的水中制备的胶体分散体进行的实验表明，水以及焦磷酸钠溶液对其没有影响，这表明在该pH下边缘上存在负电荷的可能性。我们认为，在pH 10下观察到的样品的所有行为都可以通过由边缘-表面接触形成的有吸引力的凝胶微观结构来解释。此外，在pH 10的旧胶体分散体中不存在溶胀以及焦磷酸钠溶液对其的溶解不能仅仅用排斥相互作用来解释。这一行为表明，吸引力的相互作用发挥了重要作用，在所有年龄的胶体分散体在pH值为10时，无论粘土浓度的遍历性打破。我们证实了存在的分形网络结构形成的粒子间的边-面协会使用流变工具和cryo-TEM成像。我们还对焦磷酸钠在LAPONITE（R）分散体的溶胶-凝胶转变中的作用进行了全面研究。
2019-11-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Accessing the Free Expansion of a Crystalline Colloidal Drop by Optical Experiments
本研究通过光学实验探究高电荷胶体球多晶液滴的自由膨胀过程，观测到其先膨胀近四倍再收缩的行为及内部密度变化，结果与动力学密度泛函理论定性一致，为浑浊晶体密度测定提供新实验方法。
2024-08-16 cond-mat.soft
Nano-silica based Aqueous Colloidal Gels as Eco-friendly Thixotropic Lubricant
本研究提出一种由NaCl和二氧化硅纳米颗粒形成的水性触变性胶体凝胶，通过调节流变性能，在钢-钢界面实现超低摩擦与近零磨损，性能显著优于干摩擦与水润滑。
2025-06-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Correlating microscopic viscoelasticity and structure of an aging colloidal gel using active microrheology and cryogenic scanning electron microscopy
光镊（Optical Tweezers，OTs）可以探测作用在介质中的胶体粒子上的皮牛顿力，并已成功地用于研究具有内部结构的复杂系统。随着颗粒之间的静电相互作用在物理老化过程中逐渐演变，水性介质中的锂皂石粘土颗粒随时间自组装以形成微观网络。我们调查的强制运动的光学捕获的微米大小的胶体探针颗粒，悬浮在老化的锂皂石悬浮液，作为基础的锂皂石微观结构逐渐发展。我们基于OT的振荡活性微观流变学实验使我们能够研究浓度范围为2.5%w/v至3.0%w/v的老化含水粘土悬浮液中不断变化的微观结构的机械响应，并在90分钟至150分钟之间的几个老化时间。我们重复这样的振荡测量的范围内的胶体探针粒径和调查的老化悬浮液的微观流变学的探针尺寸的影响。使用低温场发射扫描电子显微镜（cryo-FESEM），我们检查的平均孔隙面积的Laponite悬浮液微观结构的各种样品浓度和老化时间。通过结合我们的OT和低温FESEM数据，我们在这里报告的第一次，尽我们所知，交叉模量和平均孔径的老化悬浮液微结构的不同悬浮液浓度和探针粒径在这里研究的负相关性。
2023-03-13 cond-mat.soft
Dark Field Differential Dynamic Microscopy enables the accurate characterization of the roto-translational dynamics of bacteria and colloidal clusters
具有各向异性形状的微米和纳米级物体是各种生物系统和惰性复杂材料的关键组成部分，并且代表了新型自组装策略的基本构建块。它们的热运动的时间尺度由它们的平移和旋转扩散系数设定，对于具有小光学对比度的相对大的颗粒，其测量可能变得困难。在这里，我们表明，暗场微分动态显微镜是理想的工具，探测旋转平移布朗运动的形状各向异性颗粒。我们证明了我们的方法，成功地应用于非运动细菌和球形颗粒的胶体聚集体的水分散体。
2017-10-16 cond-mat.soft
Reverse Micelles Enable Strong Electrostatic Interactions of Colloidal Particles in Nonpolar Solvents
虽然静电相互作用在水性胶体悬浮液中的重要作用是众所周知的，并合理地理解，非极性悬浮液中电荷的相关性仍然是神秘的。我们证明，粒子可以有令人惊讶的强静电相互作用，在低介电常数的环境中，当离子被溶解的反胶束。一个简单的热力学模型，胶束的平衡离子强度的结构，是在良好的协议与电导率和相互作用的测量。由于解离离子被反胶束增溶，使粒子表面带电的熵激励发生了质的变化，表面熵起着重要的作用。
2005-02-07 cond-mat.soft
Charge and Synthesis Modification in PMMA-PDMS Copolymer Model Colloids
非极性介质中的胶体电荷不如其水性对应物那么好理解，并且由于范德华力，其研究在高度受限的系统中特别具有挑战性，另一方面，在水性介质中大量的长程静电排斥被严重屏蔽。从视频显微镜的证据，提出了一个模型系统与表面活性剂介导的充电是由空间稳定剂的具体化学。
2012-11-13 cond-mat.soft
Surface Charge Relaxation Controls the Lifetime of Out-of-Equilibrium Colloidal Crystals
本文结合Poisson-Boltzmann元胞理论与Brownian dynamics模拟，揭示表面电荷调节和电荷重整化导致的密度依赖Yukawa相互作用可显著延长非平衡胶体晶体寿命，为实验中长寿命同号电荷晶体提供了解释。
2025-11-07 cond-mat.soft
A model for cage formation in colloidal suspension of laponite
本文研究了合成锂皂石在水悬浮液中的玻璃化转变。我们认为，在将锂皂石粘土分散在水中时，系统由分散在其中的锂皂石的簇（附聚物）组成。随后的渗透溶胀这些集群导致其体积分数的增加。我们认为，这种现象是负责减慢系统的整体动态。当团簇填充空间时，系统经历玻璃化转变。随着模式耦合理论，提出的机制正确地捕捉到系统的各种特征，在遍历制度，因为它接近玻璃化转变。
2007-08-08 cond-mat.soft
Experimental study of out of equilibrium fluctuations in a colloidal suspension of Laponite using optical traps
本工作致力于研究老化胶体玻璃中微米级颗粒的位移涨落。我们解决的波动耗散定理（FDT）的有效性和粘弹性的时间演变过程中的粘土（Laponite RG）在胶体玻璃相的水悬浮液老化的问题。鉴于文献中报道的不同实验技术的相互矛盾的结果，我们的目标是使用\emph{simultaneously}被动和主动微观流变学技术来检查和调和它们。为此，我们测量了浸没在胶体玻璃中并被光镊捕获的微小布朗粒子的热涨落。我们发现，这两种微观流变学技术导致兼容的结果，即使在低频率和没有违反FDT观察。在跃迁过程中观察到了一些有趣的粒子统计特性和长时间关联的特征。
2008-12-07 cond-mat.soft
Activity Induced Diffusion Recovery in Crowded Colloidal Suspension
本研究通过实验和模拟证明，活性酶分子产生的力能增强拥挤胶体悬浮液中颗粒的扩散，使系统从亚扩散转变为正常扩散，揭示了酶活性对周围环境的动力学影响。
2023-05-09 cond-mat.soft
From Lyotropic to Thermotropic Behavior: Solvent-Free Liquid Crystalline Phases in Polymer-Surfactant-Conjugated Rod-shaped Colloidal Viruses
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Univ. Bordeaux, CNRS, Centre de Recherche Paul-Pascal, UMR 5031（波尔多大学，法国国家科学研究中心，保罗·帕斯卡研究中心）
通过共价耦合低分子量 PEG 基聚合物表面活性剂到 fd 病毒表面，实现无溶剂 thermotropic 相行为，展示了一种将 lyotropic 转换为 thermotropic 相行为的高效方法。
2026-01-13 cond-mat.soft
Colloidal Motion under the Action of a Thermophoretic Force
我们提出了三种不同的聚苯乙烯（PS）颗粒的不同负电荷，大小和表面涂层的水悬浮液中的热泳测量。我们的测量技术是基于使用传统的明场显微镜，这避免了不良的影响，如激光诱导的对流或局部加热的胶体稳态分布的观察。我们发现，zeta电位最弱的胶体表现出最强的热泳效应，这表明表面功能导致Soret系数对流体动力学边界条件的依赖性比现有理论方法预测的更加复杂。我们还研究了胶体的弛豫到稳态，并提出了一个模型来量化的弛豫速度的基础上的胶体质心的时间演化。我们的观察很好地描述了这个模型，并表明，松弛速度往往增加的热泳力的大小。
2017-05-15 cond-mat.soft
A self-consistent renormalized Jellium approach for calculating structural and thermodynamic properties of charge stabilized colloidal suspensions
提出了一种方法，它允许自洽地计算高度带电的水胶体悬浮液的结构和热力学性质。该方法是基于重正化的Jeldinger模型与相关的胶体-胶体关联函数的背景电荷分布。应用该理论计算了含一价电解质悬浮液的关联函数和有效胶体电荷。理论预测与蒙特卡罗模拟吻合得很好。
2009-05-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stick boundary conditions and rotational velocity auto-correlation functions for colloidal particles in a coarse-grained representation of the solvent
我们展示了如何通过随机旋转动力学方法实现粗粒度溶剂中球形胶体的棒边界条件。这使我们能够通过直接计算机模拟来测量胶体旋转速度自关联函数。我们发现定量协议与Enskog理论短时间和流体动力学模式耦合理论较长的时间。对于水胶体悬浮液，当胶体半径小于35nm时，Enskog对旋转摩擦的贡献大于流体动力学贡献。
2005-10-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Orientational order of carbon nanotube guests in a nematic host suspension of colloidal viral rods
为了研究二元双分散体系中细长粒子取向度之间的耦合关系，将表面活性剂稳定的单壁碳纳米管（CNTs）加入到胶体杆状病毒的双分散体系中，利用偏振拉曼光谱和光学双折射分别测量了主客体体系中两组分的取向序参量.因此，我们的系统允许我们探测客体颗粒（CNT）比FD病毒宿主颗粒更短更薄的情况。我们表明，在整个碳纳米管的顺序度是系统小于FD病毒颗粒的。这些测量结果与Onsager型第二病毒理论的预测非常一致，该理论明确包括病毒颗粒的灵活性和CNT的多分散性。
2013-06-23 cond-mat.soft
Enhanced structural correlations accelerate diffusion in charge-stabilized colloidal suspensions
胶体电荷稳定和硬球悬浮液的理论计算表明，流体动力学相互作用产生一个定性不同的颗粒浓度依赖的短时间自扩散系数。然而，这种效应在数值上很小，很难通过传统的光散射实验获得。应用多重散射去相关设备和仔细的数据分析，我们表明，带电粒子的理论预测是一致的，我们的实验结果从水聚苯乙烯胶乳悬浮液。
1999-04-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spacial and temporal dynamics of the volume fraction of the colloidal particles inside a drying sessile drop
应用润滑理论，研究了固体基底上固着胶体液滴的干燥过程。提出了一个简单的模型来描述时间动态的形状的下降和下降内的胶体颗粒的体积分数。考虑了粘度的浓度依赖性。结果表明，液滴的最终形状取决于胶体颗粒的初始体积分数和毛细管数。我们的模拟结果是在一个合理的协议与公布的实验数据。本文给出了人血清白蛋白（HSA）水溶液液滴的计算方法。
2010-08-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Tuning electrostatic interactions of colloidal particles at oil-water interfaces with organic salts
该研究针对油水界面胶体颗粒静电相互作用难调控的问题，通过向油相添加少量有机盐，实现了水/十六烷界面带电疏水微球间排斥作用的多数量级连续可调，并揭示了其缔合放电机制。
2023-05-03 cond-mat.soft
Effect of cations on van der Waals interactions between particles in aqueous alkali nitrate electrolytes
Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；University of Utah（犹他大学）
通过扩展Lifshitz理论和基于电子结构计算的介电响应模型，研究了碱金属硝酸盐溶液中阳离子对纳米颗粒Hamaker常数的影响，发现Na、K、Rb硝酸盐增加而Cs硝酸盐几乎不影响Hamaker常数。
2026-06-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Probing roto-translational diffusion of small anisotropic colloidal particles with a bright-field microscope
软材料和生物材料通常由基本成分组成，在微观尺度上表现出不断的旋转平移运动。当颗粒尺寸变得小于显微镜分辨率时，用明场显微镜跟踪这种运动变得越来越具有挑战性，这是经常遇到的情况。在这里，我们展示了平方梯度微分动态显微镜（SG-DDM）作为一种工具，成功地使用明场显微镜提取小的各向异性胶体颗粒的旋转平移动力学，其旋转运动不能准确地跟踪在直接空间。我们提供了分析的理由和实验证明的方法，成功地应用于花生状颗粒的水悬浮液。
2021-03-29 cond-mat.soft physics.app-ph
Influence of dispersion medium structure on the physicochemical properties of aging colloidal suspensions investigated using the synthetic clay Laponite
假设：胶体悬浮液中的老化表现为胶体动力学自由度的降低。在带电胶体的水悬浮液中，粒子间静电相互作用对老化动力学的作用是有争议的。尽管水是分散介质，但水结构对老化胶体物理化学性质的影响以前从未被考虑过。锂皂石是一种锂蒙脱石粘土模型，可用于评价介质结构和静电在确定老化胶体悬浮液物理化学性质中的相对贡献。实验：分散介质的结构通过掺入不带电/带电的亲液（结构诱导）或离液（结构破坏）分子或通过改变悬浮液温度来改变。一个新的协议，其中的介质被加热，然后再加入粘土颗粒，也被引入到悬浮液老化的氢键破坏的影响进行评估。采用动态光散射、流变学测量和颗粒尺度成像来评价悬浮液的物理化学性质。结果：介质结构的强烈影响是显而易见的，当粒子间的静电相互作用是弱的。介质中氢键的增强和破坏分别与悬浮液老化动力学的加速和延迟密切相关。因此，通过改变分散介质中的氢键来控制带电粘土胶体悬浮液的物理化学性质。
2021-06-16 cond-mat.soft
Absence of anomalous underscreening in highly concentrated aqueous electrolytes confined between smooth silica surfaces
最近的实验和随后的一系列理论研究表明，在高浓度电解质溶液中普遍欠屏蔽的发生。我们使用各种碱金属的氯化物盐以及混合的浓缩盐溶液（涉及一价和二价阳离子和阴离子）对浓度范围为1 mM至5 M的盐水溶液进行了一组系统的原子力光谱测量，所述混合的浓缩盐溶液模拟地质构造中通常遇到的浓缩盐水。实验使用平坦的基底和亚微米尺寸的胶体探针进行，该探针由光滑的氧化硅制成，浸入pH值为6和9的盐溶液中，温度为25 ° C和45 ° C。虽然观察到最小尖端-样品分离的强排斥力，但所探索的条件均未显示出宏观云母表面所报告的异常长程静电力的任何迹象。相反，力普遍占主导地位的有吸引力的范德华相互作用在尖端样品分离$\approx$ 2 nm及以上的盐浓度为1 M和更高。基于经典密度泛函理论的原始模型的补充计算支持这些实验观察，并显示出一致的屏蔽长度随着离子浓度的增加而减少。
2022-01-24 cond-mat.soft
To make a glass - avoid the crystal
胶体模型系统允许在恒定温度下灵活调整颗粒尺寸、颗粒间距和相互作用。胶体悬浮液通常在相互作用变得足够强和长范围时结晶。已经成功地应用了几种策略来避免结晶，而是生产胶体玻璃。大多数这些非晶态固体在高颗粒浓度下形成。本文简要回顾了实验尝试，以生产无定形胶体固体使用策略的基础上拓扑，热力学和动力学的考虑。我们补充这一概述通过引入（瞬态）非晶态固体形成在一个彻底去离子的水悬浮液中的高度带电的球在低盐浓度和非常低的体积分数。
2016-05-07 cond-mat.soft
Star shaped patterns caused by colloidal aggregation during the spreading process of a droplet
本研究发现，当低表面张力的酸性溶液铺展在甘油牛奶混合溶液表面时，铺展过程中在水平面内自发形成星形图案。我们研究了星形图案的出现，由于在实验中使用的甘油溶液与几种粘度和2-甲氧基乙醇水溶液，这是酸性溶液，与几个浓度的界面不稳定性。这一结果表明，星形图案出现在高浓度的2-甲氧基乙醇。我们提出了一个唯象模型，根据我们的实验结果，它解释了以下三点：2-甲氧基乙醇水溶液的甘油溶液的表面上的扩展，与2-甲氧基乙醇混合时发生的变性所造成的牛奶蛋白胶体的胶体聚集，聚集体向移动界面的凹陷区域的积累由清扫效果。该模型再现了星形图案的形成，这是类似的实验之一。此外，该模型提供了一个相图对浓度的2-甲氧基乙醇溶液和粘度的甘油溶液作为控制参数，在我们的实验。相图与实验结果接近。结果表明，上述三点对星形图案的形成是重要的。
2020-08-19 cond-mat.soft nlin.PS
Effect of ions on confined near-critical binary aqueous mixture
近临界二元混合物中含有离子和两个带电和选择性表面之间的限制进行了研究扩展到包括静电相互作用的朗道-金兹伯格理论。电荷密度分布和有效的限制表面之间的相互作用的情况下，计算的溶剂组分之一的离子的化学偏好。在接近二元溶剂的共溶点时，离子的优先溶解性导致电荷密度分布相对于从Debye-Hückel理论获得的电荷密度分布的修改。因此，静电对带电表面之间的有效电势的贡献可以表现出吸引阱。我们的计算是基于有效的近似方案，如果一种溶剂的体积相关长度远大于德拜屏蔽长度;在这个临界状态下，电荷对溶剂浓度分布的影响是次显性的。这些条件在最近对作用于基底和浸入近临界水-二甲基吡啶混合物中的球形胶体颗粒之间的有效力的测量中得到满足[Nature V.451，172（2008）]。我们的分析结果与实验结果在定量上是一致的。
2012-02-27 cond-mat.soft
Simple models for two-dimensional tunable colloidal crystals in rotating ac electric fields
我们比较了一个新的二维水胶体模型系统的行为与一个简单的数值处理。对于一阶，由面内旋转交流电场引起的胶体之间的吸引相互作用是偶极的，而电荷稳定导致较短范围的Yukawa类排斥。在足够的场强形成的晶体状的“筏”，我们发现实验和蒙特卡罗模拟之间的定量协议，除了在强相互作用系统的情况下，其中有效势的井深超过250倍的热能。晶体状筏的“晶格常数”近似位于有效势的最小值处，由Yukawa和偶极相互作用的总和产生。由于可以用外部电场调节晶格间距，该实验系统具有显示应用。在所施加的电场强度和粒子的静电相互作用的相对范围的限制导致在可调晶格间距的减少，分别为小颗粒和大颗粒。发现使晶格间距可调性最大化的最佳颗粒尺寸为约1000 nm。
2009-04-18 cond-mat.soft
Gas-Solid Coexistence in Highly Charged Colloidal Suspensions
采用静态光散射（SLS）和共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）研究了不同体积分数的高电荷聚苯乙烯颗粒的水悬浮液的结构有序性和相行为。在去离子条件下，高电荷密度胶体颗粒的悬浮液保持无序，而相对低电荷密度的悬浮液通过对可见光表现出彩虹色而显示结晶。虽然对于肉眼结晶悬浮液出现均匀，静态光散射测量和CLSM观察揭示了其不均匀的性质，在共存的形式的空隙与致密有序的区域。CLSM调查无序悬浮液显示其不均匀性的形式共存的空隙与密集的无序（无定形）区域。我们对高电荷胶体的研究证实了气-固转变的发生，并且与使用具有长程吸引项的对势的蒙特卡罗模拟的预测一致[Mohanty和Tata，Journal of Colloid and Interface Science 2003，264，101]。基于我们的实验和模拟结果，我们认为，所报道的重入无序态[Yamanaka et al Phys. Rev. Lett. 1998，80，5806和Toyotama等人，Langmuir，2003，19，3236]在高电荷密度下观察到的带电胶体中存在气固共存状态。
2005-07-17 cond-mat.soft
Evaporation of Colloidal Suspension Droplets over Oil-infused Slippery Surfaces
本文研究了不同浓度胶体液滴在仿生图案化注液滑移基底（LISS）上的蒸发干燥过程，发现注入油层厚度（hE）强烈影响钉扎程度和沉积形态，长时间蒸发可实现均匀沉积。
2023-11-24 cond-mat.soft
Induced phase transformation in ionizable colloidal nanoparticles
针对可电离胶体体系pH效应建模困难的问题，通过布朗模拟得到随pH变化的相图，发现pH升高使酸基颗粒从面心立方堆积转无序，揭示高平均电荷下电荷调控诱导胶体无定形固体的机制。
2023-10-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
Measuring Colloidal Forces from Particle Position Deviations inside an Optical Trap
我们测量之间的相互作用力对带电的PMMA胶体粒子悬浮在一个相对低极性的介质（5 $\lesssim ε\lesssim$ 8）直接从两个分时光阱内的粒子位置的偏差。粒子被限制在光学点陷阱;一个被固定在一个固定的陷阱，另一个粒子被带到更接近的小步骤，同时使用共聚焦显微镜跟踪粒子的位置。从所观察到的粒子的位置内的陷阱，我们计算粒子间的力量使用整体平均粒子位移力的关系。力的测量确认通过独立的测量的不同参数，使用电泳和液-固相变的标度律。当通过将样品暴露于UV光来增加盐浓度时，力测量与经典的DLVO理论（假设恒定的表面电势）一致。另一方面，当添加四丁基氯化铵（TBAC）来改变盐浓度时，表面电荷调节似乎起着重要作用。
2011-02-18 cond-mat.soft
CO2-induced Drastic Decharging of Dielectric Surfaces in Aqueous Suspensions
研究空气中CO2对水相悬浮液中聚合物胶乳颗粒表面电荷的剧烈放电影响，结合电导实验与PBC模型计算，揭示了CO2通过提高表面基团有效pKa抑制解离的机制。
2024-11-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Influence of fluid flows on electric double layers in evaporating colloidal sessile droplets
建立了一个描述带电胶体粒子在带电金属基底上的蒸发液滴中的输运模型。该模型考虑了胶体颗粒的电荷以及胶体颗粒和溶剂分子上的活性基团电解解离产生的小离子。我们采用了一个系统的自洽泊松和Nernst-Planck方程的电势和平均浓度的胶体粒子和离子与适当的边界条件。采用纳维-斯托克斯方程、热传导方程和蒸汽在空气中的扩散方程分别描述了蒸发器内的流体动力学、温度分布和蒸发过程。所开发的模型是用来进行第一性原理数值模拟的带电二氧化硅胶体粒子在蒸发水液滴的传输。我们发现双电层可以被足够强的流体流破坏。
2022-03-11 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
On the fluid-fluid phase separation in charged-stabilized colloidal suspensions
我们开发了一个热力学描述的粒子在一个固定的表面电位。该系统是特别感兴趣的，鉴于持续的争议的可能性的流体-流体相分离的水胶体悬浮液与单价抗衡离子。固定表面势的条件允许以自然的方式来解释胶体电荷重整化。在第一种方法中，我们评估了所谓的“体积项”的重要性，并发现在没有盐的情况下，电荷重整化足以稳定悬浮液对流体-流体相分离。另一方面，发现盐的存在导致不稳定性。然而，对所使用的近似值的非常强的依赖性使这种相变的真实性受到严重怀疑。为了进一步理解的不稳定性的性质，我们接下来研究的果冻样近似，这不会导致相分离，并产生一个相对准确的分析状态方程的高度带电的胶体球的去离子悬浮液。强不对称电解质的各种理论的批判性分析，评估其可靠性相比，蒙特卡罗模拟。
2004-01-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Charging of dielectric surfaces in contact with aqueous electrolyte -- the influence of CO$_2$
本文通过电动实验研究溶解CO$_2$对SiO$_2$、聚苯乙烯和氟硅烷三种介电表面带电的影响，发现仅靠屏蔽和pH调节无法解释观察到的盐依赖性变化，提出CO$_2$扩散吸附薄层引起介电调节的新机制，并用理论模型和分子模拟加以验证。
2023-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Charge Regulation Mediated Interaction of Amphoteric Nanoparticle Surfaces
Indian Institute of Technology, Jodhpur（印度理工学院乔德普尔分校）；Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, 3SR（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Vellore Institute of Technology（维洛尔理工大学）
该研究通过显式离子模拟揭示电荷调控可显著增强不对称纳米颗粒的短程吸引并改变对称颗粒间作用符号，对胶体组装稳定性有重要影响。
2026-09-29 cond-mat.soft
Colloidal particle adsorption at water/water interfaces with ultra-low interfacial tension
使用荧光显微镜，我们研究了在水/水界面的聚合物的分层水溶液，通常被称为水包水乳液之间的单个乳胶微粒的吸附。在分子液体之间的界面处的类似微粒已经表现出极慢的弛豫，从而阻止观察到预期的平衡态。这种现象归因于由高界面张力（$γ\sim 10^{-2}$ N/m）诱导的显著能量势垒$Δ{\cal F}\sim γA_d\gg k_B T$和特征面积为$A_d \simeq$ 10- 30 nm $^2$的纳米级表面缺陷引起的“长寿命”亚稳态。对于所研究的超低表面张力（$γ\sim 10^{-4}$ N/m）的水/水界面，我们能够表征整个吸附过程，并观察由独立于颗粒尺寸的单一平衡接触角所规定的平衡态。值得注意的是，我们观察到交叉从快速初始动力学较慢的动力学制度分析预测大表面缺陷（$A_d \simeq$ 500 nm $^2$）。此外，颗粒轨迹揭示了一个位置无关的阻尼系数，这是出乎意料的，因为相之间的大粘度对比。这些观察结果是由于显着的扩散性质的水/水界面和吸附和缠结的聚合物链在半稀释溶液。这项工作提供了一些第一次的见解微粒在生物胶体系统中的水/水界面的吸附动力学/动力学。
2017-11-29 cond-mat.soft
Exploring the role of hydrodynamic interactions in spherically-confined drying colloidal suspensions
Auburn University（奥本大学）；Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.（德累斯顿莱布尼茨聚合物研究所）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Johannes Gutenberg University Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）
研究干燥球形液滴中胶体粒子分布，采用动态密度泛函理论和粒子模拟，发现流体动力学相互作用显著增强浓度梯度，但界面边界条件对分布影响不大，DDFT在自由排水情况下表现良好，但在高浓度下失效，需改进两体密度相关函数的近似。
2025-01-23 cond-mat.soft
Direct measurements of the effects of salt and surfactant on interaction forces between colloidal particles at water-oil interfaces
胶体颗粒之间的力量在癸烷-水界面，在低浓度的一价盐（NaCl）和表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）的存在下，在水的亚相，已使用激光镊子进行了研究。在不存在电解质和表面活性剂的情况下，颗粒相互作用表现出长程排斥，但不同的颗粒对的相互作用的变化被发现是相当大的。因此，对几个粒子对取平均值被认为是必要的，以获得可靠的评估盐和表面活性剂的影响。之前已经提出，排斥与油相中少量解离电荷之间的静电相互作用一致，导致随着距离的-4次方衰减，并且不存在电解质浓度的任何影响。然而，目前的工作表明，增加电解质浓度确实产生，平均而言，与电解质浓度的相互作用力的大小减少。这意味着水侧的电荷也对静电相互作用有显著贡献。SDS浓度的增加导致相互作用力的类似减小。此外，固定SDS浓度下的排斥力随着时间的推移而降低。最后，测量三体相互作用提供了洞察的各向异性的相互作用的性质。在油-水界面处的颗粒之间的独特的时间依赖性和各向异性相互作用允许定制悬浮结构的聚集动力学和结构。
2007-09-07 cond-mat.soft
Thermodynamics of Charge Regulation Near Surface Neutrality
已知浸入水溶液中的两个相邻带电表面之间的相互作用受到电荷调节的影响-当两个带电表面彼此接近时表面电荷的调制。这种现象在接近表面中性的地方特别重要，在那里物体如胶体或生物分子的稳定性受到危害。集中在这个无处不在的情况下，我们阐明了基本的热力学，并表明，在这种情况下，电荷调节由表面熵。我们推导出明确的表达式，电荷调节和制定一个新的普遍的限制法律的离子吸附到表面的自由能。后者与$k_{B}T$成正比，与离子与表面基团的缔合能无关。这些新的结果适用于分析单极以及两性表面，如氧化物附近的零电荷点或蛋白质附近的等电点。
2022-03-11 cond-mat.soft physics.chem-ph
Nanostrucure of Hybrid Plasmonic-Potonic Crystal Formed on Gel-Immobilized Colloidal Crystal Observer by AFM after Drying
为了制备杂化等离子体-光子晶体，将由聚苯乙烯胶体悬浮液和基于N-（羟甲基）丙烯酰胺的凝胶制成的凝胶固定胶体晶体浸入金纳米颗粒的水性分散体中。用原子力显微镜（AFM）观察了凝胶固定的胶体晶体表面沉积的金纳米粒子。在本研究中，胶体球的直径为c.a. 190 nm。金纳米颗粒的直径与初步研究中相同，c.a. 40 nm。测试了长达两小时的各种浸泡时间。对浸泡2小时的试样表面进行了观察。在AFM观察之前，将样品在干燥器中干燥18小时。我们已经确定了面心立方{111}结构的胶体晶体的近紧密堆积。在凝胶固定的晶体表面观察到相互隔离的纳米粒子，从其大小可以认为是金纳米粒子。
2015-12-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Effects of Particle Shape on Growth Dynamics at Edges of Evaporating Colloidal Drops
我们研究了颗粒形状对蒸发液滴边缘生长过程的影响。胶体颗粒的水悬浮液在载玻片上蒸发，蒸发过程中的对流将颗粒从液滴中心带到液滴边缘，并在该处积聚。由此产生的颗粒沉积物从二维边缘不均匀地生长，并且沉积前沿或生长线在时空上变化。蒸发过程中的沉积前沿的波动的测量使我们能够确定强烈依赖于颗粒形状的不同的生长过程。球体沉积表现出一个经典的泊松增长过程，轻微的各向异性颗粒的沉积，但是，属于Kardar-Parisi-Zhang（KPZ）的普遍性类，和沉积的高度各向异性的椭球体似乎属于第三个普遍性类，其特征在于由KPZ波动的存在下，淬火无序。
2012-09-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
Melting and Freezing Lines for a Mixture of Charged Colloidal Spheres with Spindle-Type Phase Diagram
我们已经测量的相行为的二元混合物的带电荷的胶体球的尺寸比为0.9和0.96的电荷比作为粒子数密度n和组合物p的函数。在彻底去离子条件下的水悬浮液形成的体心立方结构的所有组合物的固溶体。凝固线和熔化线作为组成的函数表现出相反的行为，并打开一个宽的，纺锤形的共存区域。缺乏更复杂的处理，我们在我们的混合物中的相互作用模型作为一个有效的单组分对能量占数加权有效电荷和屏蔽常数。使用这种描述，我们发现，在实验误差内的实验熔点的位置符合单分散，单组分汤川系统在几个理论方法预测的熔点的范围。我们进一步讨论，详细了解确切的相图形状，包括组成依赖的共存区的宽度将需要一个扩展的理论治疗。
2010-09-08 cond-mat.other cond-mat.soft
Colloid-oil-water-interface interactions in the presence of multiple salts: charge regulation and dynamics
我们从理论和实验上研究胶体油水界面相互作用的带电，空间稳定，聚（甲基丙烯酸甲酯）胶体颗粒分散在低极性油（介电常数$ε=5-10$），是在与相邻的水相接触。在该模型系统中，由于界面的排斥范德华力，胶体颗粒不能穿透油-水界面，而溶解在油中的多种盐可以自由地分配到水相中。唐南势和/或粒子电荷的符号和大小受这些盐浓度的影响，使得有效相互作用势可以被高度调谐。在Poisson-Nernst-Planck理论中探讨了平衡有效的胶体界面相互作用和离子动力学，并与实验观察进行了比较。
2017-06-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Bound Pairs: Direct Evidence for Long-range Attraction between Like-Charged Colloids
我们报告的观察稳定的绑定对非常稀的去离子水悬浮液中的高电荷的聚苯乙烯胶体颗粒，与单价抗衡离子，使用共聚焦激光扫描显微镜。通过分析几千个时间序列的共焦图像记录深内部的散装悬浮液，我们发现，测量的对电位，U（r）具有长程吸引力的分量，阱深度大于热能。这些观测结果为同电荷胶体粒子U（r）的长程吸引的存在提供了直接而明确的证据。
2007-11-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
