Direct measurements of growing amorphous order and non-monotonic dynamic correlations in a colloidal glass-former
虽然流动的液体转化为刚性玻璃是无所不在的，但对玻璃化的完整理解仍然是难以捉摸的。在解决玻璃化转变问题的众多方法中，随机一阶理论（RFOT）是最突出的。然而，RFOT设想的潜在热力学相变的存在仍然是有争议的，因为它的关键微观预测有关的非晶秩序的增长和动态相关性的性质缺乏实验验证。在这里，通过使用全息光镊，我们冻结在一个平衡配置的2D胶体玻璃形成液体的颗粒壁，并提供直接证据，为增长的无定形秩序的形式，一个静态的点到设置长度。最值得注意的是，我们发现的非单调依赖的面积分数的动态相关性，并表明这种非单调性直接从合作重排区域的形态变化，预测RFOT。我们的研究结果表明，玻璃化转变有一个热力学起源。
2014-08-23 cond-mat.soft
Flow of colloidal solids and fluids through constrictions: dynamical density functional theory versus simulation
利用动力学密度泛函理论和粒子分辨布朗动力学模拟，我们研究了二维胶体固体和流体在具有几何收缩的线性通道中的流动.流动是由作用在所有胶体上的恒定外力产生的。初始构型在没有流动的情况下平衡，然后外力瞬时接通。在开始流动时，我们观察到四种不同的情况：完全阻塞，单调衰减到恒定的粒子通量（典型的流体），阻尼振荡行为的粒子通量，和一个长寿命的停止和去的行为在流（典型的固体）。动态密度泛函理论描述了所有四种情况，但预测在模拟中总是阻尼的流动中的无限长的无阻尼振荡。我们属性的基本停止和去流的流动固体对称条件的机制。我们的预测是可验证的，在实际空间实验中的磁性胶体单分子层，这是通过结构化的微通道驱动，并可以利用来引导微流体的流量吞吐量。
2015-12-02 cond-mat.soft
A Navier Stokes Phase Field Crystal Model for Colloidal Suspensions
我们开发了一个完全连续的模型与流体动力学相互作用的胶体悬浮液。Navier Stokes相场晶体（NS-PFC）模型结合了动态密度泛函理论和颗粒流方法的思想，详细推导了该模型，并将其与其他具有流体动力学相互作用的动态密度泛函理论方法联系起来。推导出的系统使用自适应有限元数值求解，并用于分析胶体结晶在流动的环境中表现出强耦合的晶体形状和流场之间的两个方向。我们进一步验证模型对其他计算方法的颗粒流系统的各种胶体沉积问题。
2015-01-26 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Quantitative imaging of colloidal flows
我们目前的仪器和分析方法的定量成像下流动的浓缩胶体悬浮液的最新进展。胶体成像的简要回顾后，我们描述了各种流动的几何形状的两个和三维（3D）成像，包括一个“共焦流变镜”。后一种共聚焦显微镜和流变仪的组合允许同时表征流变响应和3D微观结构成像。论文的主体部分详细讨论了如何从流动过程中拍摄的共焦图像中识别和跟踪颗粒。在分析了Crocker和Grier扩展到流动系统的最常用的胶体跟踪算法的性能之后，我们提出了两种新的算法，用于在非均匀流动中可靠地跟踪颗粒，达到静态系统已经具有的精度水平。我们说明的方法，通过将其应用到从胶体流在三个不同的几何形状（通道流，平行板剪切和锥板流变仪）收集的数据。
2008-07-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Local determination of the constitutive law of a dense suspension of non-colloidal particles through MRI
我们研究了非胶体颗粒的稠密悬浮液的流动行为，通过耦合宏观流变实验和局部速度和浓度的测量，通过MRI技术。我们发现，流动是本地化在低速，材料是不均匀的，从宏观流变观测推断的本地法律，然后必须重新解释这些本地的意见。我们表明，速度阶跃的短时间响应可以局部表征稠密悬浮液：它们具有纯粹的粘性行为，没有任何可观察到的摩擦影响。在堵塞区，可能有一个接触网络，而在剪切区，只有流体动力学的相互作用：本地化包括在晶粒尺度上的配置的变化。从浓度和速度分布，我们已经提供了第一次本地测量的浓度依赖性的粘度，我们发现一个Krieger-Doughnut定律$η(ϕ)=η_0(1-ϕ/0.605)^{-2}$。剪切引起的迁移几乎是瞬时的，似乎与大多数观察结果不一致：这意味着扩散系数强烈依赖于浓度。最后，我们提出了一个简单的稠密悬浮液的本构关系，基于一个纯粹的粘性行为，占所有的宏观和局部观察。
2005-09-13 cond-mat.soft
Effects of salinity on flows of dense colloidal suspensions
本研究通过微流控实验探究盐度对致密二氧化硅胶体悬浮液流动的影响，发现盐浓度升高会增大崩塌临界角、延缓崩塌发生、减慢崩塌动力学，而蠕变行为变化不大，该现象可由填充率和颗粒间有效摩擦升高解释，并经显微与AFM测量验证。
2024-03-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Transition from a simple yield stress fluid to a thixotropic material
从MRI流变仪，我们表明，纯乳液可以从一个简单的屈服应力流体变成一个触变材料，通过添加一小部分的胶体颗粒。这两种流体在液体状态下具有相同的行为，但负载的乳液表现出临界剪切速率，低于该临界剪切速率时不能观察到稳定的流动。对于低于屈服应力的应力，纯乳液突然停止流动，而负载乳液的粘度随时间连续增加，这导致明显的流动停止。这种现象可以很好地表示由一个模型，假设通过胶体颗粒的液滴链接的数量逐渐增加。
2010-04-15 cond-mat.soft
Nanoscale heterogeneous dynamics probed by nanosecond x-ray speckle visibility spectroscopy
我们报告了纳秒纳米尺度的非均匀动力学在一个自由流动的胶体射流揭示超快X射线斑点可见度光谱观察。直线加速器相干光源自由电子激光器的纳秒双聚束模式使得能够产生飞秒相干硬X射线脉冲对。通过探索与关联函数相关的各向异性总和散斑可见度，我们不仅能够评估胶体纳米粒子射流中的平均粒子流率，而且能够评估其中的非均匀流场。这里提出的方法建立了纳米和原子尺度的异质性波动在复杂的物质使用X射线自由电子激光源的研究基础。
2021-03-20 cond-mat.soft
X-ray photon correlation spectroscopy under flow
利用X射线光子相关光谱技术研究了剪切流中胶体颗粒的扩散动力学。将X射线技术与微流体技术相结合是一种实验策略，可以降低X射线诱导的光束损伤的风险，还可以对流动池中发生的过程进行时间分辨研究。这里提出的实验结果和理论预测表明，在低剪切极限下，对于"横向流动“散射几何形状（散射波矢量q垂直于流动方向），测得的弛豫时间与流速无关，仅由颗粒的扩散运动确定。这通常是不正确的，特别是对于"纵向流“（q||流）散射几何形状，弛豫时间强烈地受到颗粒的流致运动的影响。我们的研究结果表明，胶体颗粒的布朗扩散可以在流动的样品中测量，并且在流量限制下，这是可能的实验条件下，更容易实现在较高的q值。
2008-03-10 cond-mat.soft
Langevin Dynamics simulations of a 2-dimensional colloidal crystal under confinement and shear
利用Langevin动力学方法研究了剪切对被结构化平行壁约束的二维胶体晶体的影响。当壁被非常缓慢地剪切时，只有两个或三个靠近壁的晶体层与它们一起移动，而晶体的内层只是轻微地倾斜。在更高的剪切速度下，晶体的内部部分破裂成具有不同取向的几块。穿过狭缝的速度分布让人想起流动的软材料中的剪切带，其中液体和固体区域共存;然而，区别在于，在后一种情况下，固体区域是玻璃状的，而在这里它们是结晶的。在甚至更高的剪切速度下，剪切的影响再次变得更小。此外，当壁面速度变得非常大时，壁面附近的有效温度（从颗粒的速度分布推导出）再次降低。当墙壁放置在一起更紧密，从而引入失配，包含孤子楼梯的结构出现在模拟没有剪切。引入剪切增加了这些系统中的无序，直到没有孤子可见了。相反，类似的结构，如在没有失配的情况下的结果。在高剪切速率下，其中晶体结构的不可破坏性通过产生孔来补偿的构型变得相关。
2012-03-16 cond-mat.other cond-mat.soft
Orientational dynamics of anisotropic colloidal particles in a planar extensional flow
本文提出理论框架，通过解析求解Fokker-Planck方程预测各向异性粒子在平面拉伸流中的取向动力学，理论结果与Stokes trap实验相符。
2023-07-02 cond-mat.soft
Lattice Boltzmann simulations for soft flowing matter
本文综述了格子玻尔兹曼方法中用于处理近接触超分子相互作用的粗粒化模型，并展示了其在软流动晶体、稠密乳液、层级乳液、软颗粒流及活性液滴迁移等软流动物质问题中的应用。
2024-11-22 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Yield-stress transition in suspensions of deformable droplets
本文数值模拟压力驱动下的可变形液滴悬浮液，揭示其屈服应力行为源于接触渗流转变，并发现近屈服振荡及溶剂渗透导致黏度并非真正无穷大。
2022-03-09 cond-mat.soft
Colloidal Suspensions can have Non-Zero Angles of Repose below the Minimal Value for Athermal Frictionless Particles
Université Lyon 1, CNRS, ILM, UMR 5306（里昂第一大学，法国国家科学研究中心，复杂液体物理实验室）
研究胶体硅颗粒在水填充微流控旋转圆筒中的休止角，探讨热与非热颗粒态的临界过渡。小颗粒热运动促进慢流，堆叠完全平坦，休止角为零；大颗粒在临界尺寸以上停止流动，休止角随颗粒大小增加但低于非热无摩擦颗粒的最小值。
2026-07-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
CATCH: Characterizing and Tracking Colloids Holographically using deep neural networks
在线全息显微镜提供了有关胶体分散体性质的无与伦比的丰富信息。用Lorenz-Mie光散射理论分析一个胶体颗粒的全息图，可以产生纳米精度的颗粒三维位置，同时以千分之一的分辨率报告其尺寸和折射率。以这种方式分析几千张全息图，即使对于复杂的多组分系统，也可以提供组成色散的粒子的全面图片。所有这些有价值的信息都是以三个计算成本高昂的步骤为代价的：（1）在记录的全息图中识别和定位感兴趣的特征，（2）基于相关特征的特性估计每个粒子的属性，最后（3）通过逐像素拟合生成模型来优化这些估计。在这里，我们展示了一个完全基于机器学习技术的端到端实现。使用深度卷积神经网络全息表征和跟踪胶体（CATCH）对于实时应用来说足够快，并且在其他方面优于传统的分析算法，特别是对于异构和拥挤的样本。我们证明了这个系统的能力与实验上的自由流动和全息捕获的胶体球。
2020-02-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft eess.IV
Dynamics of individual Brownian rods in a microchannel flow
研究了重质二氧化硅微棒在微流控通道中的取向动力学。比较实验和布朗动力学模拟，我们确定了不同的粒子轨道，特别是在平面内翻滚行为，这不能用经典的杰弗里理论解释，我们将这种行为的旋转扩散的杆。通过构建完整的三维方向分布，我们描述了棒的轨迹和量化的Jeffery轨道的持久性使用时间关联函数的Jeffery常数。我们发现，我们的胶体棒在大约一秒钟内失去了对它们初始构型的记忆，相当于半个杰弗瑞周期。
2019-05-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics and rheology under continuous shear flow studied by X-ray photon correlation spectroscopy
X射线光子相关光谱（XPCS）是一种独特的测量材料动态的技术。特别地，在软物质物理学中的应用涵盖广泛的主题，其包括但不限于纳米结构材料，例如胶体悬浮液或聚合物，在液体表面、膜和界面处的动力学，以及玻璃化或凝胶转变。与软材料使用明亮的X射线束相关的最常见的问题之一是束感应辐射损伤，并且这可能成为未来同步加速器和自由电子激光源的甚至更大的限制因素。在数据采集期间流动样品是允许限制辐射损伤的最简单方法之一。除了将剂量分布在许多不同的散射体上之外，该方法还实现了新功能，例如混合池中的时间分辨研究。在这里，我们进一步开发了一种实验技术，最近提出的XPCS和连续流动的样品相结合。更具体地说，我们使用一个模型系统，以显示如何从X射线数据的宏观对流响应流和微观耗散动力学（扩散）可以量化。该方法具有许多潜在的应用，例如在连续剪切/流动下的玻璃和凝胶的动力学，蛋白质聚集过程，复杂流体中动力学和流变学之间的相互作用。
2010-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Multiparticle Collision Dynamics for Ferrofluids
本研究提出一种耦合多粒子碰撞动力学与磁性纳米粒子随机磁化动力学的铁磁流体介观混合模型，经磁粘效应验证，可用于探究磁流体流动及溶剂效应模拟。
2022-04-06 cond-mat.soft
Flow induced intermittent transport shapes colloid filtration in complex media
本文通过多尺度微流控实验追踪胶体颗粒在可控异质性多孔介质中的运动，发现颗粒呈长程飞行与短程俯冲交替的间歇性输运，并结合CTRW随机模型揭示了孔隙结构如何导致非指数沉积等异常过滤行为。
2025-05-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Topological sound in active-liquid metamaterials
由自推进粒子组成的液体已经通过使用分子、胶体或宏观成分在实验上实现。这些活性液体即使在没有外部驱动的情况下也可以自发地流动。与自发活动流不同，密度波在受限活动液体中的传播还没有得到很好的研究。在这里，我们利用一个合成规范场的手征流和电子的顶部的密度波之间的映射布局的人工结构的拓扑有源超材料的设计原则。我们设计的超材料，打破时间反演对称使用晶格组成的环形通道充满了自发流动的活性液体。这种有源超材料支持拓扑保护的声音模式，单向传播，没有反向散射，沿着样品边缘或畴壁，尽管过阻尼粒子动力学。我们的工作说明了如何宇称对称性破缺超材料结构结合微观不可逆性的活性物质导致新的功能，不能实现仅使用被动材料。
2016-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Modeling the Transition between Localized and Extended Deposition in Flow Networks through Packings of Glass Beads
我们使用一个理论模型来探讨如何流体动力学，特别是，在一个通道中的压力梯度和壁面剪切应力，影响颗粒的沉积流动在微流体网络。在压力驱动的填充珠粒系统中的胶体颗粒输送实验表明，在较低的压降下，颗粒在入口处局部沉积，而在较高的压降下，它们沿流动方向均匀沉积。我们开发了一个数学模型，并使用基于代理的模拟来捕捉实验中观察到的这些基本定性特征。我们探讨了沉积剖面的二维相图中定义的压力和剪切应力阈值，并表明，存在两个不同的阶段。我们解释这种明显的相变绘制一个类比简单的一维模型的聚集，其中的相变计算分析。
2023-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
