From bipedal to chaotic motion of chemically fueled partially wetting liquid drops
Institute of Theoretical Physics, University of M\"unster, Wilhelm-Klemm-Str.\ 9, 48149 M\"unster, Germany；Center for Data Science；Complexity (CDSC), University of M\"unster, Corrensstr.\ 2, 48149 M\"unster, Germany
研究通过非平衡连续模型揭示化学驱动下部分润湿液体滴的复杂运动模式，包括双足到混沌的多种仿生运动形式。
2025-12-16 cond-mat.soft nlin.AO
A minimal model for liquid-liquid phase separation and aging of chemically reactive macromolecular mixtures
几种大分子物质的混合物可导致形成通常显示非理想混合行为的高阶结构。在这项工作中，我们提出了一个极小模型的一个四元系统，它认为通过涉及两个大分子物种的化学反应形成的复合物，该复合物可以从缓冲液中相分离，并经历了进一步的过渡到凝胶状状态随着时间的推移。首先，一个三元相图，捕获的体积分数的每一个物种和相在平衡构建。具体来说，我们调查物理参数，如化学计量系数，分子大小和相互作用参数如何影响LLPS和老化。最后，我们分析了两相系统的热力学稳定性，并确定了旋节区域，并概述了我们的方法的推广与任意数量的组件反应生物分子系统。
2022-12-12 cond-mat.soft q-bio.SC
Modelling of the dewetting of ultra-thin liquid films on chemically patterned substrates: linear spectrum and deposition patterns
本文通过薄液膜方程和线性稳定性分析研究化学非均匀基底上纳米液膜的去润湿，提出从早期膜高剖面测量表面能图案的方法，并揭示最终液滴阵列对图案形状、尺寸和幅值的依赖关系。
2025-04-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Chemically Active Liquid Bridges Generate Repulsive Forces
本文研究具有持续化学周转的活性液桥，发现化学反应控制液桥半径并产生纯排斥力，揭示化学活性可根本改变液桥力学并可能被细胞利用。
2025-09-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Liquid Nanodroplets Spreading on Chemically Patterned Surfaces
通过表面能图案化来控制液滴在表面上的空间分布可用于通过选择性液体/固体润湿来控制材料向指定区域的输送。虽然存在对异质衬底上的液滴的平衡形状的研究，但对相应的润湿动力学知之甚少。我们通过研究，通过大规模的原子模拟，液体纳米液滴扩散在化学图案化的表面上，对阐明这一主题的细节取得了重大进展。提出了一个模型，为线的聚合物液体（液滴）在基板上的润湿（平衡接触角约0度）和非润湿（平衡接触角约90度）材料的交替带。液滴扩散进行了比较不同波长的图案和强度的表面相互作用的润湿条。对于小波长，液滴部分地在基底的润湿和非润湿区域上扩散以获得小于90度的有限接触角。在这种情况下，扩散的程度取决于润湿区域中的相互作用强度。观察到一个过渡，使得对于大波长，液滴通过从非润湿区域拉动材料而仅在基板的润湿区域上扩散。在大多数情况下，前体膜以强烈依赖于相互作用强度的速率在基底的润湿部分上铺展。
2005-11-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Chemically Active Nanodroplets in a Multi-Component Fluid
我们介绍了一个模型的化学活性粒子的多组分流体，可以改变他们与其他粒子的相互作用，这取决于他们的状态。由于这种相互作用的转换只能通过化学能的输入来维持，因此该系统本质上是非平衡的。这些系统聚焦于平衡相互作用将导致冷凝成液滴的场景，尽管相互作用规则相对简单，但这些系统显示出大量有趣和新颖的行为，如液滴尺寸的振荡和分子分选，并提高了在纳米尺度上时空控制化学反应的可能性
2019-04-29 cond-mat.soft
Critical Casimir forces in colloidal suspensions on chemically patterned surfaces
我们研究了胶体颗粒在化学图案化基底存在下浸入水和2，6-二甲基吡啶的二元液体混合物中的行为。接近混合物的临界点，颗粒受到临界Casimir相互作用，力分量垂直和平行于表面。由于这些相互作用的强度和符号可以通过表面性质和混合物温度的变化来调整，临界卡西米尔力允许形成高度有序的单层，但也扩展了胶体作为模型系统的使用。
2008-10-10 cond-mat.soft
Nematic Films at Chemically Structured Surfaces
本文从理论上研究了吸附在平面衬底上的具有交替排列特性的条纹（分别为法向和切向）的薄膜的形貌。我们构建了一个简单的“精确可解”的有效界面模型，其中的液晶扭曲占通过一个有效的界面电位。我们发现，化学图案化的基板可以强烈变形的向列相-空气界面。这种基板引起的波动的幅度随着平均膜厚度的减小和表面图案间距的增加而增加。我们发现一个政权的界面变形可以描述在一个材料无关的通用标度函数。令人惊讶的是，有效的界面模型的预测同意半定量的结果的数值解的一个完整的模型的基础上的Landau-de Gennes理论耦合到一个平方梯度相场自由能功能的两相系统。
2016-09-06 cond-mat.soft
Anti-Swarming: Structure and Dynamics of Repulsive Chemically Active Particles
具有表面催化反应的化学活性布朗粒子可能由于反应和产物浓度场中的扩散电泳相互作用而彼此排斥。该系统的行为可以描述的“化学”耦合参数$Γ_c$，比较的强度扩散电泳排斥布朗运动，并通过映射到经典的静电单组分等离子体（OCP）系统。在等体积区域内，当排斥力足够强，克服布朗运动时，体心立方晶体从随机的初始构型自发形成。面心立方晶体也可能是稳定的。对于体心立方和面心立方晶格，“液-晶转变”的“熔点”都发生在$Γ_c\approx140$。
2017-11-04 cond-mat.soft
Behavior of colloidal particles at an air/nematic liquid crystal interface
我们研究了球形二氧化硅颗粒在空气-水液晶界面处的行为。当施加强的法向锚定时，珠粒自发地形成取决于它们的面密度和锚定厚度的各种结构。使用光镊，我们确定的对势和解释这些图案的形成。的能量分布进行了讨论，在毛细管和弹性相互作用。最后，我们详细的机制，控制形成的六边形晶格和分析的作用，重力弯曲的接口。
2010-07-04 cond-mat.soft
Critical Casimir forces involving a chemically structured substrate
出于最近的实验与封闭的二元液体混合物附近的连续分层相变，我们研究了系统的临界行为，这属于伊辛普适性类，为膜的几何形状与一个平面壁的化学结构，使有一个横向交替吸附的二元液体混合物的物种的偏好。通过蒙特卡罗模拟和有限尺寸标度分析，确定了临界Casimir力和相应的普适标度函数。
2010-07-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech quant-ph
Chemically reactive thin films: dynamics and stability
本文通过线性稳定性分析和数值模拟，研究催化剂引发的化学反应对液体薄膜稳定性的影响，揭示了反应可稳定或不稳定薄膜的新机制及化学活性液滴的非稳态行为。
2024-02-22 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Simulation and Theory of Ions at Atmospherically Relevant Aqueous Liquid-Air Interfaces
在大气中的水滴和薄膜表面或其附近发生的化学作用会影响空气质量和气候。分子动力学模拟对于从原子尺度上深入研究大气中水界面的结构和反应性正变得越来越有用。在这里，我们回顾了大气相关的水溶液-空气界面的模拟研究，重点是在大气气溶胶化学中发挥重要作用的离子。除了调查模拟研究的结果，我们讨论的挑战，细化和实验验证的方法模拟离子吸附到空气-水界面，并在阐明吸附的驱动力的最新进展。我们还回顾了最近发展的介电连续理论，能够再现模拟和实验数据的离子行为在水界面。
2013-06-28 cond-mat.soft
Phase diagram for morphological transitions of wetting films on chemically structured substrates
利用界面位移模型，我们计算了吸附在含有化学条纹的平面基底上的类液薄膜的形状。我们确定了整个相图的形态相变在这些薄膜的功能，温度，欠饱和，和条纹宽度
1999-08-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colloidal Directional Structures at a Nematic Liquid Crystal-Air Interface
本文研究向列相液晶-空气界面上胶体液滴形成的定向链、分支及分形团簇，揭示液滴多分散性引起的偶极-四极相互作用是定向结构形成的关键机制。
2023-08-13 cond-mat.soft
Line tension and structure of smectic liquid crystal multilayers at the air-water interface
在空气/水界面上，不同厚度的4，-8-烷基[1，1，-联苯]-4-腈（8 CB）微区共存于同一层Langmuir膜中，形成多层膜。在畴界的刃位错导致线张力，这决定了畴的形状和动力学。通过观察从小变形开始的畴松弛过程，我们发现线张力线性依赖于膜中共存相之间的厚度差。与文献中的理论处理的比较表明，在边界处的刃位错位于膜的中心附近，这意味着8 CB多层膜几乎是对称的空气/水界面。
2007-05-01 cond-mat.soft
Quantification and Physics of Cold Plasma Treatment of Organic Liquid Surfaces
等离子体处理增加了凝聚相（固体和液体）的表面能。介绍了两种独立的方法的量化的影响所施加的冷射频空气等离子体处理的硅油（聚二甲基硅氧烷）的各种分子量和蓖麻油的表面性能。在第一种方法下，将油涂覆的水滴暴露于冷空气射频等离子体，导致油/空气表面能增加。导出了油/气表面能与油膜表面水滴表观接触角的关系式。表观接触角由实验确定。对各种等离子体处理的硅油和蓖麻油进行了油/空气表面能和铺展参数的计算。第二种方法是基于等离子体处理的液体的驻极体响应的测量。
2015-03-02 cond-mat.soft
Alignment of cylindrical colloids near chemically patterned substrates induced by critical Casimir torques
最近的实验已经证明了一个波动引起的横向捕获的球形胶体颗粒浸没在二元液体混合物附近的临界分层点，并暴露于化学图案化的基板。受这些实验的启发，我们研究了这种有效的相互作用，被称为临界卡西米尔效应，细长的圆柱形胶体。这增加了定向自由度。当胶体颗粒靠近化学结构化基底时，作用在胶体上的临界Casimir扭矩出现。我们根据Derjaguin近似计算这个扭矩。后者的有效性范围通过平均场论进行评估。这种评估表明，Derjaguin近似是可靠的实验相关制度，使我们将其扩展到Janus粒子赋予相反的吸附偏好。我们的分析表明，关键的Casimir相互作用能够实现良好定义的，可逆的化学均匀和Janus圆柱体的对齐。
2014-05-08 cond-mat.soft
Motion and trapping of micro- and millimeter-sized particles on the air-paramagnetic-liquid interface
了解空气-液体界面上颗粒的运动可以影响广泛的科学领域和应用。先前已知漂浮在空气-顺磁性-液体界面上的抗磁性颗粒具有来自磁体的排斥运动。在这里，我们展示了一种运动机制，其中漂浮在空气-顺磁-液体界面上的抗磁性颗粒被吸引并最终被捕获在离磁体偏离中心的距离处。磁性粒子的行为也被研究，并在一个统一的框架中的运动机制的理论，揭示了在空气-顺磁-液体界面上的粒子的运动不仅是由磁能，但作为一个相互作用的曲率的界面变形所产生的不均匀磁场，重力位，和磁能从粒子和液体。该吸引运动机制已在定向自组装和机器人粒子导引中得到应用。
2021-01-26 cond-mat.soft physics.app-ph
Solubility enhanced surfactant-induced flow in air-liquid-air sheets
Princeton University（普林斯顿大学）；Aix Marseille Université（艾克斯-马赛大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Centrale Marseille（马赛中央理工学院）；Institut Universitaire de France（法兰西学院）
通过实验和渐近理论，研究了溶解度对表面活性剂诱导气流的影响，发现溶解度可显著增强流动，并提出一个单一参数描述该增强效应。
2026-09-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Chemically reactive and aging macromolecular mixtures II: Phase separation and coarsening
本文提出热力学一致的动力学框架研究空间非均匀大分子混合物中相分离、化学反应与老化的相互作用，并开发数值算法模拟液态和凝胶态凝聚体碰撞引起的区域生长，发现凝胶化程度和布朗运动显著影响粗化行为。
2024-07-25 cond-mat.soft physics.bio-ph
Morphological phase transitions of thin fluid films on chemically structured substrates
利用微观密度泛函理论导出的界面位移模型，研究了吸附在平面基底上的类液体润湿薄层，该润湿层具有嵌入的化学不均匀性，形成一个条带。对于一个广泛的有效界面电位，我们发现一阶相变以及连续的变化之间的横向界面配置绑定到和排斥的条纹区。我们确定相图，并讨论这些形态变化出现的条件下。
1999-04-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermal interface fluctuations of liquids and viscoelastic materials
从液体/空气，粘弹性材料/空气，液体/液体，液体/粘弹性材料界面的广泛的界面的热波动的光谱，测量超过100 Hz至10 MHz的频率范围。得到的光谱进行了比较与波动理论的接口，并发现大多是在相当好的协议，当理论推广到适用于液体/粘弹性材料界面的热波动。使用结合光反射、通过平均相关性的统计降噪和共聚焦显微镜的系统测量光谱。它只需要很小的界面面积（$\sim1\,μ$ m $^2$），相对较短的测量时间（$\lesssim$几分钟），也可以应用于高粘度材料。
2017-05-30 cond-mat.soft
Busting the Myth of Spontaneous Formation of H2O2 at the Air-Water Interface: Contributions of the Liquid-Solid Interface and Dissolved Oxygen Exposed
本研究利用1H-NMR光谱证实H2O2并非在气-水界面自发形成，而是在固-水界面通过溶解氧还原与固体表面氧化生成，且其生成趋势遵循经典Galvanic系列。
2023-11-18 cond-mat.soft
Control of encounter kinetics by chemically active droplets
本文通过构建化学活性液滴的微观随机模型并结合布朗动力学模拟，揭示了化学驱动力通过表面动力学调控双分子反应速率，证明生物分子凝聚体既可加速也可减速分子相遇，为理解其作为细胞内反应动力学调节器提供了关键见解。
2025-05-09 cond-mat.soft physics.bio-ph
Hydrophilization of Liquid Surfaces by Plasma Treatment
研究了低温射频空气等离子体对硅油（聚二甲基硅氧烷）表面性能的影响。冷空气等离子体处理可使不同分子量的硅油明显变性。在等离子体处理后观察到表观水接触角的显著减小。提出了一种计算表观接触角的一般理论方法。经处理的液体表面表现出疏水性恢复。疏水性恢复的特征时间随硅油分子量的增加而增加。
2014-09-01 cond-mat.soft
Microscopic and stochastic simulations of chemically active droplets
针对化学活性液滴连续确定性模型的局限，本文采用布朗动力学模拟，显式表示粒子间相互作用，揭示了微观参数与液滴多分散性、形状各向异性及寿命的关系，并阐明了远离平衡态的受控驱动如何决定活性乳液的涨落与动力学。
2024-10-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Size control guidelines for chemically active droplets
Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）
本文提出了一种通过化学反应控制液滴尺寸的理论框架，揭示了两种不同类别的尺寸控制机制，并确定了液滴变小的参数范围。
2025-12-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Electrostatic inactivation of RNA viruses at air-water and liquid-liquid interfaces
了解病毒与表面或界面之间的相互作用非常重要，因为它们提供了污染表面清洁和消毒的基本原则。然而，目前对这种相互作用的物理学知之甚少。例如，长期以来的实验观察表明，空气-水界面的存在通常可以杀死病毒，但这种现象背后的机制仍然未知。在这里，我们使用理论和模拟来表明，静电提供了这样的机制，这是非常普遍的。因此，我们预测，当病毒粒子突破空气-水界面时，RNA病毒的自由能应该增加几千个$k_BT$。我们还表明，接近通用液-液界面的病毒的命运强烈依赖于界面和静电力之间的细致平衡，这可以调整，例如，通过选择不同的介质接触病毒负载的呼吸液滴。我们建议，这些结果可用于设计有效的表面消毒策略。有趣的是，可调谐性需要静电力和界面力与病毒大小相似地缩放，当电荷以双壳分布排列时，如流感病毒和所有冠状病毒中的RNA病毒，自然会发生这种情况。
2020-12-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Effect of colloidal weight at different planar interfaces
在许多物理和生物系统中，粒子和微生物在界面附近移动。了解悬浮在界面附近的颗粒的动力学不仅在概念上很重要，而且对于从废水处理到自组装的工业应用等实际应用至关重要。在这项工作中，我们通过实验研究了胶体重量对其动力学的影响，同时在各种液-固和液-气界面附近移动。利用向上的磁力，我们改变了超顺磁性胶体的有效重量。在水玻璃界面处，我们观察到扩散系数随着有效重量的增加而降低。在液体-空气界面处，而对于纯水-空气界面，扩散率和有效重量之间的依赖性可以忽略不计，我们发现，在半稀聚合物溶液中，在溶液-空气界面处，颗粒的扩散率表现出与在液体-固体界面处的扩散率相似的行为。我们实现了布朗动力学模拟来支持我们的结果，并显示如何解释实验结果的流体动力学相互作用和静电界面排斥之间的相互作用。
2022-05-17 cond-mat.soft
Liquid Surface X-ray Studies of Gold Nanoparticle-Phospholipid Films at the Air/Water Interface
用疏水封端配体官能化的两亲性磷脂和纳米颗粒先前已经被广泛研究了它们在空气/水界面处自组装成朗缪尔单层的能力。然而，对由纳米颗粒和磷脂组成的复合膜的理解，以及通过扩展，纳米材料和生物膜之间产生的复杂相互作用，仍然有限。在这项工作中，十二硫醇封端的金纳米粒子（Au-NPs）的平均核心直径为6 nm的纳入1，2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱（DPPC）的单分子膜的面积比范围从0.1到20%的面积覆盖率在30 mN/m的表面压力。高分辨率的液体表面X射线散射研究表明，相分离的DPPC和Au-NP组分的复合膜，确认与原子力显微镜后，该膜被转移到基板。在低Au-NP含量下，相分离膜的结构组织最好描述为含有孤立的Au-NP岛的DPPC膜。然而，增加Au-NP含量超过5%面积覆盖率将复合膜的结构组织转变为围绕DPPC小海的Au-NP链的长程互连网络，其中Au-NP网络的密度随着Au-NP含量的增加而增加。所观察到的相分离和结构组织的磷脂和纳米粒子的成分在这些朗缪尔单层是有用的理解与生物膜的纳米粒子的相互作用。
2016-03-30 cond-mat.soft
Non-equilibrium phase coexistence in conserved chemically active mixtures
Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Arnold Sommerfeld Center for Theoretical Physics and Center for NanoScience（阿诺德·索末菲理论物理中心与纳米科学中心）；Max Planck School Matter to Life（马克斯·普朗克物质至生命学院）
研究非平衡条件下化学活性混合物的相共存机制，通过线性稳定性分析和有限元模拟揭示相分离的两种路径及动力学调控对相变的影响。
2026-03-18 cond-mat.soft
V-shape liquid crystal-based retromodulator air to ground optical communications
本文描述了使用2D液晶逆调制器作为自由空间无线光链路。后向调制器由一个后向反射角隅棱镜和两个级联的V型近晶液晶调制器组成。通信链路相对于更传统的光链路的不同之处在于不使用幅度（也不使用频率）调制，而是使用称为偏振移位键控（PolSK）的偏振态（SOP）调制。PolSK相对于幅度调制的优势在于，它对大气可见度的变化不太敏感，并且固有地增加了链路的带宽。PolSK在基于液晶和逆调制通信中的实现都是新颖的。
2015-06-26 cond-mat.soft physics.ins-det
Incorporation of a non-amphiphilic nematic liquid crystal into a host monolayer
由于缺乏极性头基，许多双极性液晶不能在空气/水界面形成稳定的单分子层。获得具有这些化合物的单分子膜的一种可能的方式是将它们并入两亲性化合物的主体单层中。可以获得含有高比例的液晶的稳定的单层。我们已经制备了稳定的和可转移的单分子膜MBBA（这是不是一个两亲性化合物）使用十八烷基丙二酸（OMA）作为主机。在空气/水界面处的单分子膜的特征在于通过测量表面压力/面积和表面电位/面积等温线。沉积在石英板上的单分子膜的特征在于确定的转移比和光谱测量。
1999-06-15 cond-mat.soft
Nematic Colloidal Swarms Assembled and Transported on Photosensitive Surfaces
我们展示了一种新的方法来组装和运输成群的胶体颗粒相结合的液晶使能电泳和光敏表面图案化。胶体粒子通过施加交流电场而在液晶中被推进。粒子群被组装成旋转的研磨机集群，或者作为一个整体沿着预定义的路径移动，光印在化学功能化的基底上。该技术代表了基于流体的芯片实验室技术的替代方法，该技术引导微米级固体或液体夹杂物的大集合的运动。
2016-04-14 cond-mat.soft
Experimental Studies of Two-dimensional Laminar Jet Flows in Freely Suspended Liquid Crystal Films
二维层流射流是指流体在二维空间内喷射到周围介质中的射流，具有重要的理论和实验意义。我们进行了二维层流射流实验中的自由悬浮液晶薄膜（FSLCFs）的纳米厚和厘米的大小，其中单个分子被限制在单层，从而使薄膜流动的两个自由度。实验观察发现与经典的二维层流射流理论的理想情况下，假设没有外部耦合的影响，即使事实上存在很强的耦合力，从环境空气中。通过数值模拟进一步研究了这种空气耦合效应，结果表明空气对喷管附近的速度分布影响不大。这个惊人的结果可以通过考虑薄膜的二维不可压缩性来直观地理解。这个实验，加上我们以前的一系列实验，显示了在很宽的雷诺数范围内，FSLCF是二维流体力学的优良试验床。
2018-08-06 cond-mat.soft
Instability development of a viscous liquid drop impacting a smooth substrate
本文利用高速摄影技术研究了粘性液滴撞击光滑基底时的不稳定性发展。不稳定性的开始时间高度依赖于周围的空气压力和液体粘度：它与空气压力的负二次方减少，并与液体粘度线性增加。从实时动态测量，我们构建了一个模型，比较了来自空气的不稳定应力和来自液体粘度的稳定应力。在此模型下，我们的实验结果表明，在失稳开始时，两个应力相互平衡。该模型还说明了不同的机制，为无粘性和粘性制度以前观察到的：无粘性制度是稳定的表面张力和粘性制度是稳定的液体粘度。
2010-08-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Formation of liquid shells in active droplet systems
本研究通过活性二元混合物的相分离，揭示了非平衡条件下球形液壳的形成机制，并探讨了其稳定性与主导条件，为理解活性乳液中复杂结构提供了新视角。
2023-06-19 cond-mat.soft physics.bio-ph
Semi-permeable vesicles composed of natural clay
我们报告了一种简单的路线，以形成坚固的，无机的，半渗透的隔间组成的蒙脱石，天然板状粘土矿物，广泛存在于环境中。由于窄间隙中的剪切而产生的机械力将粘土纳米片从水性悬浮液组装到气泡上。当粘土覆盖的气泡暴露于各种水混溶性有机液体时，产生悬浮在单相液体中的透明囊泡。这些粘土囊泡在机械上是坚固的，并且在水和其他液体中是稳定的。粘土囊泡的形成可以通过认识到有机液体中粘土覆盖的气泡的润湿特性的变化的物理机制来描述。粘土囊泡覆盖有小孔，因此本质上表现出尺寸选择性渗透性，这允许在水性环境中自发地划分自组装分子。我们在这里报告的结果扩展了我们对自然环境中微区室化的潜在途径的理解，并与胶体聚集，矿物循环和生命起源的理论相关。
2010-11-22 cond-mat.soft
Approach and Coalescence of Liquid Drops in Air
当液滴在真空或空气中缓慢地聚集在一起时，液滴的聚结通常被认为只有两种状态：对应于斯托克斯流动极限的粘性状态和稍后的惯性主导状态。最近的工作[Proc. Natl. Acad. Sci. 109，6857（2012）]发现，在聚结的早期时刻不能达到斯托克斯流动极限，因为那时液滴的惯性不能被忽略。相反，液滴被描述为“惯性限制粘性”状态，其中表面张力、惯性和粘性力都平衡。动力学继续在这个制度，直到粘度或惯性占主导地位的自己。我使用超快的电气方法和高速成像，以提供一个详细的描述，在低速接近和未变形的球体聚结液滴接触的时刻附近的聚结。这些测量结果支持有三个制度的聚结的描述。在接触之前和之后的签名识别由环境气体引起的液滴变形的阈值接近速度。
2014-01-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The Excess Proton at the Air-Water Interface: The Role of Instantaneous Liquid Interfaces
水表面pH值的大小仍然是水界面物理化学中一个有争议的话题。最近的理论研究表明，与本体\cite{baer2014toward}相比，质子很少或没有优先位于表面。使用从头算分子动力学模拟，我们重新审视的倾向，过量的质子的空气-水界面的瞬时液体界面的作用，特别关注。我们发现质子倾向于水的表面。质子周围增强的水结构导致存在平行于表面的质子线以及由欠协调拓扑缺陷水分子组成的疏水环境，这两者都为质子限制在表面创造了有利条件。结构化水层内的Grotthuss机制涉及协调一致和紧密间隔的逐步质子跳跃的混合物。质子在第一溶剂化层内靠近或沿着瞬时界面进行漂移。
2017-03-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Free radially expanding liquid sheet in air: time- and space-resolved measurement of the thickness field
液滴与小目标的碰撞导致形成薄液片，该薄液片径向延伸直到其达到最大直径。随后的回缩是由于气液表面张力。我们已经使用了时间和空间分辨技术来测量这类液体片的厚度场，基于使用快速相机记录的染色液体片的图像的灰度测量。该方法能够精确测量$(10-450) \, \mathrm{μm}$范围内的厚度，其时间分辨率等于相机的时间分辨率。我们已经测量了随着时间的演变，因为影响，$t$，和径向位置，$r$，厚度，$h(r,t)$，为各种液滴体积和冲击速度。两个渐近制度的扩大表证明。在这两种状态下测量的$t$和$r$的厚度定标是在\citet{Rozhkov2004}中针对短时间状态和\citet{Villermaux2011}中针对长时间状态预测的，但以前从未实验测量过。有趣的是，我们的实验数据也证明了存在的最大值的膜厚度$h_{\rm{max}}(r)$在径向位置$r_{\rm{h_{max}}}(t)$对应于这两个渐近制度的交叉。如理论上所预期的，最大值以大约为跌落冲击速度的恒定速度移动。由于我们的可视化技术，我们也证明了液体片的方位角厚度调制。
2014-12-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Splashing phenomena of room temperature liquid metal droplet striking on the pool of the same liquid under ambient air environment
本文研究了室温液态金属液滴撞击大气中相同液体池的流体动力学。为了揭示氧化效应对冲击动力学的影响，进行了一系列的实验。借助高速数码相机记录液滴形状和撞击现象。存储在飞溅结构的冲击能量估计通过一个理论模型和几个形态参数获得的瞬时图像的飞溅。结果表明，RTLM的液滴形状和飞溅形态与水有很大的不同，常温LM池与高温LM池的碰撞动力学也有很大的不同。能量分析揭示了射流高度对流体粘度的高度敏感性，流体同时受到氧化效应和温度效应的影响，从而较好地解释了这一现象。这些基本发现对于RTLM在一系列新兴技术中的应用具有重要意义，例如基于液态金属的喷雾冷却、喷墨印刷电子、界面材料喷涂和涂层、冶金和3D封装等。
2013-09-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Beamed UV sonoluminescence by aspherical air bubble collapse near liquid-metal microparticles
用UV-C波段紫外光照射是对被病原体如细菌和病毒污染的水进行消毒的最常用的方法之一。声致发光，即水中气泡的声致破裂所发出的光，是产生UV-C光的有效手段。然而，因为在大量水中塌陷的球形气泡产生各向同性辐射，所以所产生的UV-C光通量不足以消毒。在这里，我们表明，我们可以创建一个紫外光束从非球面气泡崩溃附近的镓基液体金属微粒。该光束垂直于金属表面，并且由声致发光光与金属的UV等离子体激元模式的相互作用引起。我们计算出，这样的光束可以产生超过$10$ mJ/cm $^2$的能量密度，这足以不可逆地将大多数常见的病原体在浊度超过$5$浊度单位的水中杀灭。
2019-05-16 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Randium: A minimal model of universal viscous liquid dynamics
“Glass and Time”, IMFUFA, Department of Science and Environment, Roskilde University（玻璃与时间，IMFUFA，科学与环境系，罗斯基勒大学）
提出Randium模型，通过二维晶格上的高斯分布最近邻相互作用，模拟粘性液体的通用动力学特征，包括时间-温度叠加、抛物线标度等，并指出弹性诱导促进并非必需。
2026-08-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Liquid jet rebound upon impact on a soft gel
液体射流可以通过跟随冲击时产生的凹坑的轮廓而稳定地从足够软的凝胶反弹。这种新的现象对凝胶的润湿性能不敏感，并且在宽的表面张力范围（$γ$ = 24- 72 mN/m）内对不同的液体观察到。相反，其他喷射回弹现象通常对$γ$敏感：喷射从硬固体（例如超疏水表面）或另一液体回弹分别仅对于高和低$γ$液体是可能的。这是因为空气层必须稳定在两个界面之间。对于软凝胶，没有空气层是必要的，并且喷射回弹保持稳定，甚至当存在直接的液体-凝胶接触时。
2017-07-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Chemically Active Wetting
本文提出化学活性润湿这一非平衡活性体系，建立热力学理论并借助静电多极类比解释反常液滴形态及其细胞意义。
2023-12-12 cond-mat.soft physics.bio-ph
Intermittent air invasion in pervaporating compliant microchannels
我们探讨空气入侵在一个最初充满水的死端兼容微通道包含收缩。该现象是由存在于通道中的液体通过周围介质的渗透蒸发驱动的。渗透是间歇性的，不稳定的，并且其特征在于当气泡逃离收缩时的走走停停的动力学。我们证明，这一序列的逮捕和跳跃的气泡是由于弹性毛细耦合之间的空气-液体界面和弹性介质。当界面进入收缩部时，其曲率强烈增加，导致液体填充通道内的凹陷，这驱动通道的压缩。当界面在给定阈值下被迫离开收缩部时，由于渗透蒸发导致的液体含量的持续损失，压力突然释放，这引起气泡远离收缩部的快速传播和通道的其余形状的恢复。结合宏观观测和共焦成像，我们提出了一个全面的实验研究这一现象。特别是，在收缩和跳跃长度的逮捕时间的通道的几何形状的效果进行了研究。我们的新型微流体设计成功地模仿了植物中血管间凹坑的作用，这些凹坑在长期严重干旱期间暂时阻止了空气栓塞的传播。它预计将作为一个积木，进一步仿生研究在更复杂的叶状结构，以恢复这种普遍现象的间歇性传播报告在真正的叶子。
2022-05-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Drop dynamics on chemically patterned surfaces
我们比较数值和实验结果探索液滴移动的行为在表面图案与疏水性和亲水性条纹。格子玻尔兹曼算法是用来解决的流体动力学方程的运动的液滴，使我们能够调查他们的行为的条纹宽度和润湿性的对比度被改变。我们解释了如何由驱动力和表面力的变化之间的相互作用，作为下降的区域之间的不同接触角的移动，我们发现，滴的形状可以经历大的周期性偏差从球形的下降的运动。当比较时，数值计算结果与微米级滴移动通过微接触印刷图案化的基板上的实验吻合得很好。
2006-01-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Experimental evidence of slippage breakdown for a superhydrophobic surface in a microfluidic device
提出了一个完整的表征水流过硅超疏水表面与纵向微槽封闭在微流控装置。对接种有荧光被动示踪剂的流动的荧光显微镜图像进行数字处理，以测量超疏水表面的速度场以及液气界面的位置和形状。同时访问的弯月面和速度分布，使我们能够把一个严格的测试下的无剪切边界条件的液体-空气界面。令人惊讶的是，我们的测量结果表明，在表面空腔中的气穴可以维持非零的界面剪切应力，从而阻碍了表面的减摩能力。弯月面的位置和形状以及液体-空气界面摩擦对表面性能的影响分别进行评估和量化。
2014-06-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Breakup to non-breakup transition of air entrained into viscous liquid by a disk: analogy of the self-similar dynamics with critical phenomena
Ochanomizu University（御茶水女子大学）
本文通过圆盘卷吸空气实验发现锥状区间内存在破碎到不破碎的连续转变，并借助临界现象类比提出连续长度尺度对应不可数无穷多普适类。
2025-10-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Ferrofluidic Manipulator: Automatic Manipulation of Non-magnetic Microparticles at Air-Ferrofluid Interface
Aalto University（阿尔托大学）
小尺度物质的操纵是微纳米机器人的一个基本课题。已经开发了许多磁性机器人系统用于在周围环境、液体以及空气-液体界面上操纵微粒。这些系统通过感应磁转矩或磁力来移动固有磁性或磁性标记的物体。然而，自然界中发现的大多数材料都是非磁性的。在这里，我们报告了一个磁流体机械手的自动二维操纵的非磁性物体浮在上面的磁流体。操纵系统采用8厘米尺度的磁致伸缩器，它可以通过使空气-铁磁流体界面变形来移动非磁性粒子。使用线性规划，我们可以控制非磁性颗粒的运动，其预定义的轨迹为直线、正方形和圆形，精度分别为25.1+/-19.5 um、34.4+/-28.4 um和33.4+/-26.6 um。磁流体机械手是通用的材料和形状的对象下操作。我们已经成功地操纵了由聚乙烯、聚苯乙烯、硅芯片、罂粟籽和芝麻籽制成的粒子。这项工作显示了一个很有前途的场地操纵的生活和非生活的物质在空气-液体界面。
2021-05-18 cond-mat.soft cs.RO
Mathematical model of fluid front dynamics driven by porous media pumps
University of Barcelona（巴塞罗那大学）；University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学）
本文建立数学模型描述脱气多孔介质泵驱动微通道中液体前沿的动力学，经实验验证理论吻合，该泵无需外部电源且尺寸小、运行时间长。
2025-09-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Perpetual floating drops
根据粘性排水理论，考虑了同一液体液面上漂浮液滴的稳定性。我们已经表示了空气膜的最小厚度，将液滴从液体表面分离，并且通过Hamaker常数表示液滴的寿命，表征了使空气膜不稳定的范德华力的强度。结果表明，当液滴表面速度超过某个临界值时，水平运动或只是旋转的液滴可以具有无限的寿命。一个壮观的例子，一个长寿的旋转石蜡滴在燃烧的蜡烛。所获得的结果可以帮助使用浮动/旋转液滴原位控制液体表面。
2019-09-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
