Formation of Laves Phases in Repulsive and Attractive Hard Sphere Suspensions
$MgCu_2$型胶态Laves相是制备金刚石结构光子材料的理想前驱体。他们已经预测硬球二元混合物，但尚未观察到。在这里，我们报告了一个时间分辨静态光散射研究他们的形成在一个二元混合物的浮力实验硬球近似（尺寸比$Γ=0.77$，小球体的摩尔分数$x_S = 0.76$）之间的体积分数熔化和玻璃化转变。与理论预期一致，所有样品在数周至数月的时间尺度上形成$MgZn_2$结构的LP。$MgNi_2$结构不存在，$MgCu_2$结构和随机堆叠的LP在升高的体积分数下占优势。添加少量的非吸附性聚合物将相互作用切换到消耗吸引，并导致显着加速的结晶动力学和改善的晶体质量。
2017-02-19 cond-mat.soft
How Confinement-Induced Structures Alter the Contribution of Hydrodynamic and Short-Ranged Repulsion Forces to the Viscosity of Colloidal Suspensions
了解胶体悬浮液中结构和流变学之间的相关性非常重要，因为这些悬浮液在工业应用中至关重要。此外，胶体在限制下表现出广泛的结构，这可能会大大改变粘度。在这里，我们使用的实验和模拟相结合，以阐明如何限制诱导结构改变流体动力学和排斥力的相对贡献，产生高达十倍的粘度变化。我们使用定制的共聚焦流变仪来成像胶体悬浮液的颗粒配置，同时测量粘度。我们发现一个非单调的趋势下的粘度约束，是强烈相关的微观结构。当间隙减小到低于15个颗粒直径时，粘度首先从其体积值减小，显示出随间隙的波动，然后对于低于3个颗粒直径的间隙急剧增加。此外，我们比较我们的实验结果，两个模拟技术，使我们能够确定流体动力学和短程排斥应力的相对贡献。第一种方法使用润滑近似来找到流体动力学应力，并且包括颗粒之间的短程排斥力，第二种方法是计算悬浮液中的全部流体动力学应力的斯托克斯动力学模拟。我们发现，在适度的约束粘度的降低有显着的贡献，从流体动力学和排斥力，而在小于三个颗粒直径的间隙的粘度增加主要来自短程排斥力。这些结果为受限悬浮液的独特流变行为提供了新的见解，并进一步使我们能够通过改变间隙，多分散性和体积分数等特性来调节粘度。
2017-10-23 cond-mat.soft
Linear and Nonlinear Rheology and Structural Relaxation in Dense Glassy and Jammed Soft Repulsive Microgel Suspensions
我们提出了一个综合的实验和定量的理论研究的自交联，中性，排斥pNIPAM微凝胶悬浮液的浓度（c）范围跨越流体，玻璃和假定的“软堵塞”制度的力学。在玻璃状态下，我们测量了超过30年的线性弹性动态剪切模量，其遵循明显的幂律浓度依赖性G '~ $c^{5.64}$，然后在高浓度下急剧交叉到接近线性增长。我们制定了一个理论的方法来解决所有三个政权在一个单一的概念布朗动力学框架。一个最低限度的单颗粒描述的构建，允许微凝胶大小随浓度变化，由于空间去溶胀效应。使用赫兹排斥粒子间的潜力和一套统计力学理论，定量预测在静态条件下的微凝胶集体结构，动态本地化长度，弹性模量，和结构弛豫时间。基于一个恒定的颗粒间排斥强度参数，这是由需要的理论，以重现整个浓度范围内的线性弹性剪切模量确定的，我们证明了良好的理论和实验之间的一致性。理论预测了静态结构弛豫时间在变形下的变化，以及屈服应力和应变随浓度的变化。与我们的观察得到合理的协议。据我们所知，这是第一次尝试定量了解结构，静态松弛和剪切弹性，和非线性屈服的致密微凝胶悬浮液使用微观力为基础的理论方法，包括激活跳跃过程。我们希望我们的方法将是有用的其他软聚合物颗粒悬浮液的核壳家庭。
2018-09-28 cond-mat.soft
Revealing the microstructure of sodium-montmorillonite aqueous suspensions
几何非等轴（2D）钠-蒙脱石（Na-Mt）颗粒的水悬浮液在非常低的固体浓度下显示溶胶-凝胶转变。自欧文·朗缪尔（Irving Langmuir）以来，凝胶的潜在微观结构一直是争论的焦点。一个现场调查涵盖的长度尺度远大于单个颗粒需要提供支持的两个模型中提出的文献中的一个：1）一个由血小板之间的静电吸引力，和2）一个堵塞的悬浮液稳定的颗粒之间的排斥静电力。我们解决这一争论，通过全面探测的微观结构的Na-Mt悬浮液使用超小角中子/X射线散射，发现它是有序的，并包含至少一个数量级大于单个粒子的实体。互补的冷冻电子显微镜显示具有较强的粒子-粒子有序和区域的粒子-粒子聚集域的存在。这些数据表明：1）存在非对称域，这反驳了纯粹的吸引性质; 2）粒子的组装，这反驳了纯粹的排斥性质。Na-Mt凝胶似乎具有吸引域和排斥域的混合微结构。
2022-04-04 cond-mat.soft
Three-body correlations and conditional forces in suspensions of active hard disks
自推进布朗粒子具有丰富的非平衡物理性质，如运动诱导相分离（MIPS）。虽然几十年来对液体结构的研究已经建立了对被动系统的深刻理解，但对主动悬架中的相关性知之甚少。在这项工作中，我们推导出一个近似的分析理论的三体相关性和力的系统中的活动布朗盘从多体Smoluchowski方程。我们用我们的理论来预测作用在标记粒子上的条件力及其对自推进圆盘推进速度的依赖性。我们确定这些力的优先方向的推进方向和周围粒子的位置。我们进一步将我们的理论与活动盘的有效游泳速度联系起来，这与MIPS的物理学有关。为了测试和验证我们的理论，我们还运行了粒子分辨的计算机模拟，为此我们明确计算了三体力。在这种情况下，我们讨论了近硬相互作用势的积极布朗游泳运动的建模。我们发现我们的模拟和我们的理论的数值解之间非常好的协议，特别是非平衡对分布函数。对于我们的分析结果，我们仔细讨论了他们的有效性范围的上下文中，我们应用的不同水平的近似。这种讨论使我们能够研究粒子对三体力和新兴结构的单独贡献。因此，我们的工作揭示了集体行为，为进一步研究主动悬浮液中的相关性提供了基础，为集体行为提供了新的线索，并向新兴的液态理论迈进了一步。
2018-01-15 cond-mat.soft
Compact expansion of a repulsive suspension
本研究结合理论、模拟与实验，揭示排斥性粒子集合从高密度非线性扩散$t^{1/4}$膨胀到长时热运动$t^{1/2}$膨胀的致密扩展机制，并以对数增长阶段连接两种自相似区域。
2024-06-14 cond-mat.soft nlin.PS
Intrinsic structure perspective for MIPS interfaces in two dimensional systems of Active Brownian Particles
活性布朗粒子（ABP）的悬浮液在较宽的平均密度和活性强度范围内经历运动诱导相分离（MIPS）[1]，即使在没有明确吸引力的情况下。据报道，从界面上的总作用力来看，机械表面张力为负值，而界面线的稳定波动将被解释为正毛细表面张力[2]，而在平衡液体表面中，这两个量值相等。我们在这里提出的2D-ABP接口的固有密度和力的配置文件，计算与粒子的瞬时界面线的距离方面的分析。我们的研究结果提供了一个新的见解MIPS的起源从局部整流的随机作用力的颗粒附近的界面。正如已经指出的那样，该效应作为一种外部电势[3]，在界面上产生压力梯度，因此MIPS的机械表面张力不能被描述为平衡共存相的机械张力;但我们的分析表明，大部分影响来自MIPS界面致密（内）侧的紧密笼状颗粒，而不是来自与致密团簇碰撞的外侧的自由移动粒子。此外，一个明确的相关性出现之间的衰减的六角序参量在致密板和结束的MIPS的强度的主动力降低。我们测试，与MIPS所需的强大的主动力，界面结构和性能是非常相似的ABP与纯排斥（WCA-LJ模型截断在其最小值），当相互作用包括一系列的LJ吸引力。
2022-02-04 cond-mat.soft
Shear-induced self-diffusivity in dilute suspensions with repulsive interactions
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）
研究稀释非布朗运动悬浮液在简单剪切下的自扩散机制，发现弱中心排斥力打破对称性，产生不可逆横向位移，推导出扩散系数的梯度和环量分量的标度律。
2026-03-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Motility Induced Phase Separation and Frustration in Active Matter Swarmalators
本研究引入弹性相互作用的游动-翻转活性圆盘群体振荡器系统，发现内部相位相互作用可产生多种活性相，包括阻挫MIPS态和超晶格MIPS态。
2023-09-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universal properties of repulsive self-propelled particles and attractive driven particles
本文模拟二维单轴各向异性主动布朗粒子，发现其 MIPS 具有长程关联、各向异性构型和特定临界普适类，并与吸引驱动 RDLG 共享这些宏观性质。
2023-11-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spontaneous Micro Flocking of Active Inertial Particles without Alignment Interaction
该研究通过模拟无对齐相互作用的活性惯性粒子，发现运动性诱导相分离中还存在微聚集转变，并用速度序参量和特征长度尺度表征该转变。
2024-02-06 cond-mat.soft
Long-time relaxation dynamics in nematic and smectic liquid crystals of soft-repulsive colloidal rods
了解胶体悬浮液的弛豫动力学对于确定影响其组分流动性的元素，评估其在相关时间和长度尺度上的宏观响应，从而揭示其在配方工程中开发的基本原理至关重要。在这项工作中，我们专门评估的影响，长程有序的软排斥棒状颗粒，这是能够自组织成的近晶液晶相的悬浮液的弛豫动力学。通过进行动态蒙特卡罗模拟，我们分析了平移和取向顺序对棒沿背景相形态所施加的相关方向的扩散的影响。为了提供一个清晰的画面所产生的动力学，我们评估它们对温度的依赖性，这可以显着地确定系统弛豫的响应时间和杆的自扩散系数。范霍夫关联函数的计算使我们能够识别扩散速度明显快于平均值的棒的存在，并且其浓度可以通过适当的温度选择来精确地调节。
2021-10-04 cond-mat.soft
Athermal analogue of sheared dense Brownian suspensions
在低剪切速率牛顿体系之外，数值研究了硬球的稠密布朗悬浮液的流变学。我们分析了这些悬浮液的非热模拟，与一个有效的对数排斥势代表的振动熵力。我们发现，这两个系统呈现相同的流变学，没有可调参数。此外，所有的流变响应显示出类似的Herschel-Bulkley关系一旦剪切应力和剪切速率分别由特征应力尺度和微观重组时间尺度，两者都与正常围压。这种压力控制的方法，最初开发的颗粒流，揭示了一个惊人的胶体玻璃化转变和颗粒堵塞之间的物理类比。
2015-06-30 cond-mat.soft
$K$-core analysis of shear-thickening suspensions
悬浮液的剪切增稠研究了离散粒子模拟，占流体动力学，排斥力和接触力。当施加的剪切应力$σ$能够克服排斥力时，包括摩擦力在内的接触力被激活。模拟方法捕获强连续和不连续的剪切增稠（CST和DST）的固体体积分数$0.54 \le ϕ\le 0.56$的范围内研究这里。这项工作提出了接触力网络的特点，在剪切下的悬浮开发。每个颗粒的摩擦接触$Z$的数量示出有一个一对一的关系与悬浮应力，和摩擦接触的简单渗流的条件被发现偏离强烈的随机网络模型。的应力被证明具有重要的相关性与拓扑不变度量的接触网络称为$k$ -核心;的$k$ -核心是最大的子图（“集群”），其中所有成员粒子有$k$或更多的摩擦接触到其他成员的同一子图。在固体体积分数为$ϕ\le 0.56$的情况下，本研究中仅发现了$k\le 3$。悬浮液的流变性和$k$ -核心之间的独特的关系被发现。一个是应力敏感性，定义为$\partial σ/\partial \dotγ$，其中$\dotγ$是剪切速率，被发现在$3$ -核心的起始条件下达到峰值，无论该系统是否表现出CST或DST。第二，在DST开始时，不同$k$的核内的每个颗粒的应力随着$k$的增加而急剧增加;在CST中，差异是轻微的。
2021-08-16 cond-mat.soft
Active Brownian particles at interfaces: An effective equilibrium approach
一个简单的理论方法是用来研究活性胶体在自由界面和附近的排斥基板。我们采用动态密度泛函理论来确定有效平衡系统中的稳态密度分布[Farage等人，E，91（2015）042310]。除了已知的积累在表面上，我们预测润湿和干燥过渡在一个平坦的排斥壁和毛细冷凝和蒸发在狭缝孔。这些新现象与体相中的运动诱导相分离（MIPS）密切相关。
2017-02-02 cond-mat.soft
Dynamical clustering and phase separation in suspensions of self-propelled colloidal particles
我们研究了（准）二维胶体悬浮的自推进球形颗粒的实验和数值。这些颗粒是碳涂层的Janus颗粒，由于近临界水-卢剔啶混合物中的扩散泳动而被推进。在低密度，我们发现，驱动稳定小集群。在较高密度下，悬浮液经历相分离成大的团簇和稀气相。相同的定性行为中观察到的一个极小模型的排斥性自推进粒子缺乏任何对齐相互作用的模拟。观察到的行为是合理的动力学不稳定性，由于自陷的自推进粒子。
2013-05-17 cond-mat.soft
A Stability Diagram for Dense Suspensions of Model Colloidal Al2O3-Particles in Shear Flow
在Al2O3悬浮液中，取决于实验条件，可以发现非常不同的微观结构，包括流体状悬浮液、排斥结构和聚集微观结构。对于陶瓷的技术加工，微观结构的知识是重要的，因为它基本上决定了要生产的工件的稳定性。为了启发这个话题，我们调查这些悬浮液剪切模拟。我们观察到团簇形成在两个不同的长度尺度：最近邻的距离和系统大小的长度尺度。我们发现，聚类行为不依赖于观察的长度尺度。如果颗粒间的相互作用没有吸引力，则颗粒在剪切流中形成层。结果总结在稳定性图中。
2007-03-09 cond-mat.soft
Hydrodynamic simulations of sedimenting dilute particle suspensions under repulsive DLVO interactions
我们提出的指导方针，以估计静电斥力在沉降稀颗粒悬浮液的效果。我们的结果是基于结合朗之万动力学和格子玻尔兹曼模拟的范围内的粒子半径，德拜长度和粒子浓度。它们显示了浓度依赖性沉降速度的斜率$K$与通过平均颗粒-颗粒距离归一化的静电排斥的范围$χ$之间的简单关系。当$χ\to 0$时，粒子彼此距离太远，不能如Batchelor理论所预测的那样与$K=6.55$静电相互作用。随着$χ$增加，$K$同样增加，好像颗粒半径与$χ$成比例地增加，直到在$χ=0.4$附近达到最大值。在范围$χ=0.4-1$，$K$指数松弛到浓度依赖性常数与已知的有序粒子分布的结果一致。同时，径向分布函数从无序的类气体形式过渡到类液体形式。与浓度依赖性沉降速度的幂律拟合类似地产生作为$χ= 0.6$的函数的指数的简单主曲线，其中从1到1/3的阶梯状过渡以$χ= 0.6$为中心。
2022-02-25 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Dipolophoresis in concentrated suspensions of ideally polarizable spheres
利用大规模数值模拟方法，分析了在非线性电动现象影响下，理想极化球形颗粒在浓悬浮液中的动力学行为。粒子被假定为不携带净电荷，并被认为经历介电泳和诱导电荷电泳的组合，称为偶极电泳。已知混沌运动和由此产生的流体动力学扩散由诱导电荷电泳驱动，诱导电荷电泳主导介电电泳。高达体积分数$ϕ\approx 35\%$，颗粒动力学似乎是阻碍了排除体积与浓度的相互作用的大小的增加。然而，一个非平凡的悬浮液行为中观察到的集中制度，其中的流体动力学扩散率开始增加与体积分数在$ϕ\approx 35\%$达到局部最大值之前，然后急剧下降，接近随机紧密堆积。类似的非平凡的行为中观察到的流体动力学扩散的非平凡行为的体积分数周围的粒子速度和数量密度波动。我们解释这些非平凡的行为作为一个结果的粒子接触，这是相关的粒子配对的主导机制。根据接触的性质，颗粒接触被分为吸引和排斥两类，特别地，强排斥接触在$ϕ> 20\%$处变得占主导地位。此外，这种转变是可见的对分布函数，这也揭示了在集中制度的悬浮液微观结构的变化。看来，强大的和大规模的排斥接触，沿垂直于电场的方向，促进非平凡的悬浮液中观察到的集中制度的行为。
2019-07-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Precursor-mediated crystallization process in suspensions of hard spheres
我们报告了硬球晶体成核的大规模计算机模拟研究。通过结合实际和倒易空间数据的分析，支持一个两步结晶过程的图片：第一致密，无定形簇的形式，然后作为前体的有序微晶的成核。这种结晶过程以前曾在通过具有吸引力和排斥力的电势相互作用的系统中观察到，最突出的是在蛋白质溶液中。在这种情况下，效果已被归因于亚稳态流体-流体分层的存在。然而，我们的模拟表明，一个纯粹的排斥系统（没有亚稳态流体-流体共存）通过相同的机制结晶。
2010-03-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hyperuniform structures formed by shearing colloidal suspensions
在周期性剪切的悬浮液中，存在动态相变，其特征在于在颗粒轨迹可逆的吸收状态和轨迹混乱且扩散的活性状态之间的临界应变幅$γ_c$。“碰撞”粒子表面之间的排斥性非流体动力学相互作用被认为是这种时间反演对称性破缺的来源。一个简单的玩具模型称为随机组织定性地再现了这种转变的动力学特征。随机组织和其他吸收状态模型表现出超均匀性，在临界状态下，由结构因子$S(q \rightarrow 0) \sim q^α$和$α> 0$量化的长尺度上的密度波动受到强烈抑制。在这里，我们实验表明，在周期性剪切悬浮液中的颗粒组织成各向异性的短程秩序，但各向同性，长程超均匀秩序的振荡剪切振幅接近$γ_c$的结构。
2020-02-11 cond-mat.soft
Discontinuous Shear Thickening in Brownian Suspensions By Dynamic Simulation
动态颗粒尺度的数值模拟被用来表明，在致密的胶体或布朗悬浮液中观察到的剪切增稠与在非胶体悬浮液中观察到的剪切增稠具有相似的性质，即，从润滑的近接触颗粒流到润滑的颗粒接触网络流的应力诱导转变。突然（或不连续）剪切增稠被认为是一个几何而不是流体动力学现象，它源于堵塞体积分数的悬浮颗粒之间的接触力的性质的强烈敏感性。在纯硬摩擦球的胶体悬浮液中获得的增稠在性质上与实验观察相似。然而，该协议不能仅用流体力学，摩擦接触和布朗力进行定量。因此，一个短程排斥势模仿的稳定化的实际悬浮液上的增稠的作用进行了研究。布朗力和排斥力对起始应力的影响可以以相加的方式组合。包括布朗力和稳定力的模拟显示出良好的协议与实验数据的粘度$η$和第二法向应力差$N_2$。
2015-12-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Microrheology of active suspensions
该研究通过类推进器型微型游泳者的直接流体动力学模拟，揭示活性悬浮液中探针因前后流体动力学不对称而产生显著净驱动力与摩擦降低的微观流变机制。
2023-12-17 cond-mat.soft
Thinning or thickening? Multiple rheological regimes in dense suspensions of soft particles
稠密胶体和颗粒悬浮液的剪切流变学是强非线性的，因为这些材料表现出剪切变稀和剪切增稠，这取决于多个物理参数。我们数值研究了一个简单的模型的软排斥颗粒在大密度的流变学，并表明，非线性流动曲线，让人想起真实的悬浮液的实验可以得到。通过使用量纲分析和动力学理论的基本要素，我们合理化这些多个流变制度和解开的相对影响的热波动，玻璃和堵塞过渡，惯性和颗粒柔软的流动曲线。我们更具体地描述了剪切增稠制度，并表明，颗粒柔软度和屈服应力的出现在干扰过渡竞争与惯性效应负责所观察到的增稠行为。这使我们能够构建动态状态图，可用于分析实验。
2014-04-18 cond-mat.soft
Capillary condensation in an active bath
本文研究了由活性布朗粒子（ABPs）组成的溶液中的毛细凝聚过程，并研究了毛细管在运动诱导相分离（MIPS）附近的受力情况。毛细管被建模为两个平行的高纵横比，这是固定在空间的杆。我们考虑一个浴的ABP具有自推进速度远远大于MIPS发生所需的临界速度。对于一个给定的颗粒速度，我们逐渐增加的包装分数的ABPs，从一个均匀的稀相的ABPs和走向双结点的MIPS。根据ABPs的填充率和毛细管宽度，我们发现毛细管杆之间的有效力可以是吸引力或排斥力。事实上，随着宽度的增加，它显示出阻尼振荡，只要毛细冷凝发生。我们详细分析了它们，通过研究颗粒的距离分布从毛细管的内壁和外壁，分别。此外，我们研究了在接近临界点的条件下制备的活性浴中的毛细管。我们没有观察到长程Casimir相互作用存在的迹象。
2019-08-27 cond-mat.soft
Alternating strings and clusters in suspensions of charged colloids
我们报告的形成交替字符串和集群在一个二元悬浮液的排斥带电胶体与双层大于颗粒尺寸。在一个二进制电池模型，我们包括多体和电荷调节效应的假设下，一个恒定的表面电位，并考虑其影响的两粒子相互作用的潜力。我们发现，诱导偶极子接近电荷反转状态的形成可以解释这些结构的形成。最后，我们将触及哑铃和小集团在一个单组分系统，其中有效的静电相互作用总是排斥的形成。
2016-08-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Emergence of Directed Motion in a Crowded Suspension of Overdamped Particles
本文通过数值模拟研究被动布朗粒子在高扩散、短程排斥粒子悬浮液中的运动，揭示中间时间尺度定向运动的涌现机制及其导致的 Einstein 关系失效与扩散率非单调增长。
2023-04-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Computational Steering of Cluster Formation in Brownian Suspensions
我们模拟了模型胶体粒子通过DLVO（Derjaguin，Landau，Vervey，Overbeek）势相互作用的团簇形成。相互作用势可以与实验条件有关，实验条件由pH值、盐浓度和悬浮在水中的固体颗粒的体积分数定义。该体系在不同条件下表现出不同的结构性质，包括团簇形成、玻璃状排斥结构或液体悬浮体。由于许多模拟需要探索整个参数空间，当调查的性能取决于实验条件的悬挂，我们已经开发了一个转向的方法来控制运行模拟和检测有趣的过渡从一个区域中的配置空间到另一个。几个例子的情况下，说明了由于物理约束的指导方法的优点和其适用性的限制。
2008-01-14 cond-mat.soft
Discontinuous shear thickening of dense suspensions under confining pressure
我们使用二维数值模拟研究稠密悬浮液的非布朗硬颗粒使用临界负荷模型（CLM）在恒定的围压。这个简单的模型显示了不连续的剪切增稠（DST），因为切向力在剪切应力增加时被激活。通过参数化一个简单的二元系统的摩擦和非摩擦颗粒的不同比例，我们表明，堵塞包装分数，在粘度发散，控制摩擦接触的分数。因此，稠密悬浮液的粘度可以表示为摩擦接触分数以及固体颗粒的堆积分数的函数。此外，我们表明，摩擦接触的分数和两个控制参数（围压下）之间存在一个简单的关系：粘性数J和排斥力和围压之间的比率。在围压下的粘度曲线被发现依赖于剪切协议，与产生负的动态压缩性的可能性。
2017-01-24 cond-mat.soft
Crystallization and order-disorder transition of colloidal particles in a drying suspension: a phase field crystal approach
利用相场晶体模型，我们研究了一滴胶体悬浮液在溶剂蒸发过程中的结构和动力学。我们模拟一个实验系统，其中接触线钉扎的滴在基板上是不存在的。在这种精心控制的条件下，液滴的蒸发产生有序或无序排列的胶体残留物，这取决于溶质的初始平均密度和干燥速率。在密度-干燥速率平面上，我们得到了一个非平衡相界，显示了单组分和二元胶体颗粒混合物的非晶相和晶相。当单组分胶体在二维三角晶格中有序排列时，相互排斥颗粒的对称二元混合物在三个子晶格中有序排列，其中三角晶格的两个子晶格被两种颗粒占据，第三个子晶格空置。
2012-09-05 cond-mat.soft
Local phase transitions in driven colloidal suspensions
利用动力学密度泛函理论和布朗动力学模拟，研究了在接近双结点液体侧的热力学状态点处，示踪粒子对胶体悬浮液密度分布的影响.在散装系统中，我们发现，一个局部区域的胶体贫相，一个“空化泡”，后面的移动示踪剂的形式。空化气泡的程度作为示踪剂的大小和速度的函数进行了研究。限制边界的加入使我们能够研究在衬底和在粒子表面的局部相不稳定性之间的相互作用。当基板和示踪剂相互排斥的胶体，我们观察到基板和示踪剂之间形成的胶体贫桥。当剪切流平行于基底施加时，桥变得扭曲，并且在足够高的剪切速率下，从基底断开以形成空化泡。
2017-11-30 cond-mat.soft
Aggregation kinetics in a model colloidal suspension
我们提出了分子动力学模拟的聚集动力学的胶体悬浮液建模为一个高度不对称的二元混合物。从一个基本上不相关的胶体粒子的配置开始，系统通过凝聚-碎裂动力学松弛到具有指数尺寸分布的低维簇的结构化状态。结果表明，短程排斥相互作用可以单独产生所谓的集团相。对于本模型和其他更常见的胶体，所观察到的集群似乎是由熵胶体间的吸引力引起的平衡相波动。
2006-01-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interplay of anisotropy in shape and interactions in charged platelet suspensions
受带电胶体薄片有趣的相行为的启发，我们通过蒙特卡罗模拟研究了带电排斥圆盘的结构和动力学。考虑到静电相互作用，通过一个有效的两体势，得到内的非线性泊松-玻尔兹曼形式主义，它具有各向异性屏蔽库仑势的形式。最近，我们表明，原来的固有各向异性的静电势在竞争中排除体积效应导致丰富的相行为，不仅包括各种液体结晶相，但也预测存在的新结构组成的交替向列-反向列片。在这里，我们研究的结构和动力学签名的每一个观察到的结构的平移和旋转自由度。最后，我们讨论了有效电荷值的影响，我们的结果与实验结果的收费血小板悬浮液。
2014-07-18 cond-mat.soft
Effect of polydispersity and soft interactions on the nematic vs. smectic phase stability in platelet suspensions
我们从理论上讨论，使用密度泛函理论，相稳定性的悬浮液中的相同厚度，但具有高的多分散性的直径的血小板，并研究多分散性对这种稳定性的影响。假设血小板像硬物体一样相互作用，但也考虑了额外的软吸引力和排斥力相互作用，这意味着代表耗尽相互作用的效果。的纵横比（直径与厚度）被认为是非常高的，以模拟最近实验探索的矿物血小板的解决方案。在这一制度的取向有序度很高，因此，模型血小板可以被视为完全平行，并通过一个基本的措施理论进行分析。我们的重点是在双晶相与近晶相的相互作用，因为高度的直径多分散性抑制了柱状相的形成。当相互作用是纯粹的硬，该理论预测一个连续的向列相到近晶相的过渡，无论直径多分散性的程度。然而，多分散性增强了近晶相相对于非晶相的稳定性。预测的情况下，一个额外的软相互作用被添加使用平均场微扰理论。在单组分流体的情况下，对于排斥力，过渡保持连续，并且近晶相随着相互作用的范围减小而变得更加稳定。相反的行为相对于范围内观察到的吸引力，事实上，过渡成为一阶低于三临界点。此外，对于吸引相互作用，出现了非均匀分层，并有一个相关的临界点。当引入片晶多分散性时，三临界温度偏移到非常高的值。
2011-02-09 cond-mat.soft
Bidisperse and polydisperse suspension rheology at large solid fraction
在相同的固相体积分数下，双分散和多分散悬浮液的粘度较低，法向应力响应较弱。与粒度分布相关的粘度降低可以通过最大可流动或堵塞固体分数$ϕ_m$的增加来解释。在这项工作中，稠密的悬浮液在强剪切下模拟，其中热运动和排斥力可以忽略不计，但我们允许颗粒接触与轻微的摩擦相互作用，颗粒间的摩擦系数为$μ = 0.2$。方面的双分散悬浮液流变学首先重新建立，该方法再现既定的趋势;研究的双分散悬浮液的大小比的$δ= 2$到4表明，在粘度的最小值发生$ζ$略高于0.5，其中$ζ= ϕ_l/ϕ$是由大颗粒占据的总固体体积的分数。简单的剪切流的多分散悬浮液截断正常和对数正态分布的尺寸分布，和双分散悬浮液，这是统计上等同于这些多分散的情况下，三阶矩的尺寸分布，模拟和提取的流变学。先前的工作表明，这样的分布与等效的低阶矩有类似的$ϕ_m$，和正常的，对数正态和双分散的情况下的流变行为被证明是在很宽的范围内的颗粒尺寸的标准偏差，与标准的相关性，这是功能上依赖于$ϕ/ϕ_m$提供良好的协议与模拟中发现的流变学。双分散和多分散悬浮液之间粘度和法向应力响应的密切一致性表明了非胶体悬浮液中最大填充分数的控制作用
2017-11-10 cond-mat.soft
Active Brownian Equation of State: Metastability and Phase Coexistence
作为自推进和排斥体积相互作用之间的竞争的结果，纯排斥的自推进球形颗粒经历运动诱导相分离（MIPS）。我们进行了系统的计算研究，考虑到几个相互作用的潜力，系统限制硬墙或周期性的边界条件，和不同的初始协议。这种方法使我们能够确定，尽管其非平衡性质，活性布朗粒子（ABP）的状态方程跨越MIPS验证一阶液-气相变的特性，这意味着，一旦成核障碍已被克服，在相反的情况下，在过渡周围的滞后，只要系统保持在亚稳区的共存相的压力相等。我们的研究结果表明，ABPs的状态方程定量地解释了它们的相行为，提供了坚实的基础来描述MIPS作为一个平衡的相变。
2017-03-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shape of Dynamical Heterogeneities and the Stokes-Einstein and Stokes-Einstein-Debye Relations in Suspensions of Colloidal Ellipsoids
本文通过准二维胶体椭球悬浮液实验，揭示动力学异质性形状从弦状到紧凑状的转变是导致Stokes-Einstein及Stokes-Einstein-Debye关系失效的关键，而短程耗尽吸引可维持其有效性。
2014-09-29 cond-mat.soft
Rheology of dense suspensions of elastic capsules: normal stresses, yield stress, jamming and confinement effects
我们研究了弹性胶囊的致密悬浮液的剪切流变学，以无聚集的红细胞作为生理相关的例子。粒子是非布朗运动的，并且仅通过流体动力学和短程排斥力相互作用。在悬浮液中的不同的应力机制的分析表明，粘度是由胶囊的剪切弹性，而排斥力是次要的。提供了高于临界体积分数的动态屈服应力的证据，并且与胶囊的弹性性质有关。剪切应力被发现遵循一个关键的干扰的情况下，是相当不敏感的翻滚到坦克踩踏过渡。颗粒压力和法向应力的差异显示出一定的敏感性的细胞的动态状态，并表现出特征缩放，以下的行为的一个单一的颗粒，在坦克踩踏制度。在有效介质模型方面的流体相的粘度的行为是合理的。此外，限制效应，这增加了整体的幅度和增强剪切变稀的粘度的作用，进行了讨论。
2014-05-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.med-ph
The influence of surface roughness on the adhesive interactions and phase behavior of suspensions of calcite nanoparticles
我们研究了纳米颗粒粗糙度对碳酸钙纳米颗粒模型中悬浮液相行为的影响。我们使用的Derjaguin方法，结合粗糙度的影响和纳米粒子之间的相互作用建模与DLVO力和水合力的组合，分别使用实验数据和原子分子动力学模拟。粗糙度效应，如矿物表面出现的原子台阶或阶地，导致非常不同的有效纳米颗粒间电位。使用随机Langevin动力学计算机模拟和有效的粒子间相互作用，我们证明，相对较小的变化，在颗粒的粗糙度修改显着的悬浮液的稳定性。我们建议，相行为的粗糙度的敏感性连接到短的长度尺度的粘附吸引力所产生的有序的水层之间的方解石表面。具有光滑表面的颗粒具有很强的粘附力，并形成凝胶分形结构，而小的表面粗糙度，在矿物表面的原子台阶的顺序，稳定悬浮液。我们相信，我们的工作有助于合理化最近使用纳米粒子或扩展表面获得的对比实验结果，分别为粘合剂或排斥相互作用的存在提供支持。我们进一步使用我们的模型来分析粗糙度，pH值和离子浓度对悬浮液的相行为的协同效应，与最近的实验使用碳酸钙纳米粒子连接。
2020-05-10 cond-mat.soft
Tuning effective interactions close to the critical point in colloidal suspensions
我们报告了一个数值调查的两个胶体浸泡在一个临界溶剂，目的是量化的有效胶体-胶体相互作用的潜力。通过打开胶体和溶剂颗粒之间的吸引力，我们遵循从接近胶体的溶剂密度从小于体积的值变化到大于体积的值的情况的演变。因此，我们有效地实现了所谓的$(+,+)$和$(-,-)$的边界条件定义的场论方法集中在描述临界卡西米尔力。我们发现，在大距离的有效电位呈指数衰减，与体临界相关长度兼容的特征衰减长度，与理论预测完全一致。我们还研究了$(+,-)$边界条件的情况下，有效势成为排斥。我们的研究提供了一个指导的相互作用势，可以利用它来控制胶体系统的稳定性的设计。
2012-09-11 cond-mat.soft
Dynamics of magnetic nanoparticle suspensions
我们研究了磁性纳米颗粒悬浮液的动力学。它们的弛豫时间是强烈的尺寸依赖性。主要的弛豫模式也由颗粒的尺寸决定。结果，由于样品中的多分散性，动力学大大改变。我们研究了多分散性对响应函数的影响。当表征多分散性的参数变化时，这些表现出显著的变化。我们还提供了一个程序来提取的粒度分布在多分散样品中使用科尔-科尔图。此外，吸引相互作用的存在导致颗粒聚集，从而形成簇。排斥相互作用和热无序不仅阻碍了聚集，而且还引入了从团簇中去除颗粒或“破碎”的可能性。聚集和碎片化的竞争机制在稳态下产生簇大小的分布。我们试图了解集群的形成和它们的分布使用一个模型，将聚集和碎片化的现象。已获得感兴趣的量的标度形式。最后，我们比较我们的数值计算结果与实验数据。这些比较是令人满意的。
2012-08-20 cond-mat.soft
Effects of particle roughness on the rheology and structure of capillary suspensions
我们表明，颗粒粗糙度导致的数量，形状和毛细管悬浮液中的液体桥所产生的毛细管力的变化。我们通过静电吸附二氧化硅微粒上的尺寸在40 nm和250 nm之间的二氧化硅纳米颗粒来产生具有不同粗糙度的荧光标记的树莓状颗粒。粗糙的颗粒需要更多的液体来填充表面粗糙，然后才能形成摆动的桥，从而导致更小和更弱的桥。在调节有效桥体积的系统中，较高的颗粒粗糙度导致较少聚集的网络，与光滑颗粒网络相比，其对于匹配的储能模量显示出较高的屈服应变。这一发现表明，颗粒-颗粒摩擦接触也影响毛细悬浮液的强度。使用渐近非线性振荡流变学，我们证实了剪切应力响应中的第三谐波的非立方幂律缩放，这两个赫兹接触和毛细管桥连接的颗粒之间的摩擦的结果。我们表明，排斥赫兹接触参数$A$是敏感的液体桥强度和粗糙度出现转移的相对缩放的幂律指数从粘合剂控制的摩擦负载控制的摩擦。
2022-05-11 cond-mat.soft
On the bulk modulus of the cell model of charged macromolecules suspensions
我们从理论上研究的体积模量（压缩性的倒数）的带电物体（宏离子）的悬浮液，利用细胞模型来考虑宏离子的有限密度。宏观离子周围的带电微粒子扩散层由一般的局域密度泛函理论描述。在这个一般的框架内，我们得到了一个积极的体积模量，这是由文献中提出的几个建议，并排除了临界点的可能性的条件。我们表明，一个积极的压缩性的充分条件也确保了相同的理论产生排斥有效对势。
2002-12-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of the background flow on the motility induced phase separation
本研究模拟活性布朗粒子在四辊流动中的行为，发现背景流动与运动诱导相分离（MIPS）相互作用，产生均匀混合、MIPS及新型流动诱导相分离（FIPS）三种区域。
2025-05-27 cond-mat.soft
Negative interfacial tension in phase-separated active suspensions
我们研究了一个模型的主动悬浮液的自推进排斥粒子，其中一个稳定的相分离成稀相和密相观察。我们利用非正方形的盒子，一个稳定的“板”的配置达到，其中接口与较短的盒子边缘对齐。评估最近提出的一个密集的主动游泳压力，我们表明，分离两相的界面内的过剩应力是负的。负张力的发生与稳定的相分离是一个真正的非平衡效应，是合理化的正刚度，其中的估计非常符合数值数据。我们的研究结果挑战有效的热力学描述和映射的主动悬架到被动对潜在的吸引力。
2014-12-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Slow coarsening in jammed athermal soft particle suspensions
我们模拟了一个密集堵塞，无热的排斥性软粒子浸在溶剂中的组件。从一个初始条件对应于淬火从高温开始，我们发现非平凡的缓慢动力学驱动的逐步释放存储的弹性能量，与均方根粒子速度衰减为幂律的时间与分数指数。这种衰减是伴随着存在的组装内的空间局部化和时间上间歇性的“热点”的非仿射变形，连接由远程漩涡中的速度场，让人联想到当地的塑性事件和远程弹性传播，已被深入研究的剪切非晶材料。热点的图案逐渐变粗，热点的大小和分离随着时间的推移缓慢增长，和相关的速度相关长度增加的次线性幂律。然而，在一幅强烈间歇性动态的整体图景中，每个单独的点都只是短暂存在的。
2019-08-08 cond-mat.soft
Motility induced phase separation of deformable cells
该研究通过多相场模型探究细胞可变形性对运动诱导相分离（MIPS）的影响，发现柔软细胞相分离更显著且致密区域更无序，为MIPS在生物系统的应用及细胞自组织机制提供了理论依据。
2023-08-09 cond-mat.soft physics.bio-ph
Effective attraction by repulsion
King’s College London（伦敦国王学院）；University of Cambridge（剑桥大学）；Imperial College London（帝国理工学院）
研究通过排斥作用引发的有效吸引现象，揭示了在软颗粒模型中，随着排斥力增强，有效吸引作为高阶修正出现，从而导致相分离。
2026-05-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of polydispersity, bimodality and aspect ratio on the phase behavior of colloidal platelet suspensions
我们使用一个基本的测量密度泛函的硬板状多分散颗粒，在限制取向近似，解释在最近的实验中研究的血小板胶体悬浮液的相行为。特别是，我们专注于我们的注意力的行为的总包装分数的混合物，$η$，在该地区的两相各向同性，双相共存的平均纵横比，多分散性和分数的总体积$γ$所占的双相。在我们的模型中，血小板在正方形截面中是多分散的，边长为$σ$，但具有恒定的厚度$L$（和纵横比$κ\equiv L/<σ><1$，其中$<σ>$为平均边长）。我们的理论和最近的实验之间的良好协议是通过映射到一个有效的，排除体积相互作用，但与较厚的颗粒（由于存在的长程排斥血小板之间的相互作用）的真实系统。形状和粒度的多分散性的影响已被考虑通过使用一个有效的均方差，取决于两个多分散性的大小分布函数。我们还表明，双峰的尺寸分布函数需要正确地描述巨大的两相共存的差距和非线性的功能$γ(η)$，这两个重要的功能，这些胶体悬浮液表现出。
2012-09-27 cond-mat.soft
Diverging viscosity and soft granular rheology in non-Brownian suspensions
我们使用大规模的计算机模拟和有限尺寸标度分析来研究无摩擦非布朗粒子的稠密三维悬浮液在堵塞过渡附近的剪切流变学。我们进行模拟软排斥粒子在恒定的剪切速率，恒定的压力，和有限的系统尺寸，并仔细研究大系统尺寸和无限硬粒子排斥的渐近极限。将先前的分析扩展了两个数量级，我们首先研究了硬颗粒极限下剪切粘性的渐近行为。我们确认其渐近幂律发散的干扰过渡，但表明，精确确定的临界密度和临界指数是困难的，由于粘度的“多尺度”行为。此外，有限尺寸标度分析表明，这种分歧是伴随着一个不断增长的相关长度尺度，这也分歧代数。然后，我们研究了软排斥的效果，并提出了一个自然延伸的标准颗粒流变学，以考虑柔软度的影响，我们从模拟验证。接近堵塞过渡，这种“软颗粒流变学”提供了一个详细的描述软颗粒的非线性流变学，这不同于早期的经验缩放形式。
2015-04-03 cond-mat.soft
Aging in a Laponite colloidal suspension: A Brownian dynamics simulation study
我们报告布朗动力学模拟的平衡动力学（老化）在一个胶体悬浮液组成的刚性带电磁盘，一个可能的模型Laponite，合成粘土深入研究，在过去的几年中，通过各种实验技术。在以往的数值研究，主要集中在静态结构和平衡动力学的差异，我们探讨了平衡老化动力学。我们分析了波矢量和等待时间的动态依赖性，专注于单粒子和集体密度波动（中间散射函数），均方位移和旋转动力学。我们的研究结果证实了这类胶体悬浮液的非平衡动力学行为的复杂性，并表明由排斥Yukawa势驱动的逮捕无序状态，即，在该模型中可以观察到维格纳玻璃。
2006-07-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Tunable shear thickening in active frictional non-Brownian suspensions
School of Engineering, University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院）；Department of Physics, Indian Institute of Science Education and Research Pune（印度科学教育研究所浦那分校物理系）
研究通过活性颗粒自推进调控悬浮液剪切增稠行为，揭示了活性对流变学的增强作用及无量纲应力参数的调节作用。
2026-10-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effects of Flow on Measurements of Interactions in Colloidal Suspensions
胶体颗粒的相互作用的流体动力学机制被认为是。该机制基于Grier等人[1-6]在测量期间实验细胞中存在微小背景流的假设。平凡（剪切流）和非平凡（通过粘性流体的力传播）的影响被考虑为两个胶体粒子附近的边界的溶剂壁。径向（吸引或排斥）力和极性扭矩的表达式。给出了产生所观测到的引力强度所需的流量的定量估计，并考虑了其它必要条件。得出结论：所提出的机制很可能不是格里尔等人实验中观察到的吸引力相互作用的原因;然而，它可能适用于其他实验实现，并且在进行高灵敏度的胶体测量时应记住。由于这种机制的相互作用的几个显着特点被确定。
2002-04-29 cond-mat.soft
Numerical methods for unraveling inter-particle potentials in colloidal suspensions: A comparative study for two-dimensional suspensions
本文比较IBI、TPI和ActiveNet三种无模型数值方法在二维胶体悬浮液中由结构数据反演相互作用势能的适用性，并结合模型与显微实验数据给出选择依据。
2025-03-16 cond-mat.soft
